JP3435089B2 - Multi-frequency light source - Google Patents

Multi-frequency light source

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JP3435089B2
JP3435089B2 JP4336899A JP4336899A JP3435089B2 JP 3435089 B2 JP3435089 B2 JP 3435089B2 JP 4336899 A JP4336899 A JP 4336899A JP 4336899 A JP4336899 A JP 4336899A JP 3435089 B2 JP3435089 B2 JP 3435089B2
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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】本発明は多周波数光源、特
に、入射光源の光周波数を基準にして周波数変換を行
い、時系列上のパルス列として出力する光源に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-frequency light source, and more particularly to a light source which performs frequency conversion with reference to the optical frequency of an incident light source and outputs the pulse train in time series.

【0002】[0002]

【従来の技術】インターネットに代表される通信情報量
の増大に伴い、光周波数(波長)多重通信システムの研
究が盛んに行なわれており、一部で導入されている。さ
らなる通信量の増加に対応するため、通信チャネル間波
長を狭くし、多重度を増す方向にある。また、波長多重
(WDM)通信においては、キャリアの光周波数そのも
のを経路(光パス)情報として利用することで、波長選
択性素子を用いた行路切り換えが可能となる。その実現
により、大容量、かつ、高効率な通信ネットワークの構
築が可能となる。
2. Description of the Related Art As the amount of communication information typified by the Internet has increased, research on optical frequency (wavelength) multiplex communication systems has been actively conducted and has been partially introduced. In order to cope with a further increase in communication volume, there is a trend toward narrowing the wavelength between communication channels and increasing the multiplicity. Further, in wavelength division multiplexing (WDM) communication, by using the optical frequency of the carrier itself as route (optical path) information, it becomes possible to switch routes using a wavelength selective element. By realizing it, it becomes possible to construct a large capacity and highly efficient communication network.

【0003】現在、WDM(波長多重)通信システムの
信号光周波数として、193.1THzまたは192.5THzを基準チ
ャネルとした等周波数間隔(25GHzまたは100GHz間隔)の
光、もしくは、 25GHzの倍数を間隔とした不等周波数間
隔の光を用いることが提唱されている。
At present, as a signal optical frequency of a WDM (wavelength division multiplexing) communication system, light having an equal frequency interval (25 GHz or 100 GHz interval) with 193.1 THz or 192.5 THz as a reference channel, or an optical signal having a multiple of 25 GHz as an interval is used. It has been proposed to use light of equal frequency spacing.

【0004】光パスの概念を取り入れたWDM通信シス
テムにおいては、光周波数自身が経路情報を持ち、か
つ、隣り合う周波数の間隔が狭いことから、キャリア光
周波数の厳密制御が不可欠となる。そして、信頼性の高
い通信システム構築のためには、高い周波数精度、安定
性を有する基準光源、及び、周波数精度を保証できる測
定装置が必要となる。更に、それら基準光源、測定装置
を実現する上で、多周波数光源が重要な役割を果たすと
考えられる。
In a WDM communication system incorporating the concept of an optical path, the optical frequency itself has route information and the interval between adjacent frequencies is narrow, so that strict control of the carrier optical frequency is essential. In order to construct a highly reliable communication system, a reference light source having high frequency accuracy and stability, and a measuring device capable of guaranteeing frequency accuracy are required. Further, it is considered that the multi-frequency light source plays an important role in realizing the reference light source and the measuring device.

【0005】等周波数間隔の多周波数光源を得る方法と
しては、光周波数変換器と光遅延素子とを有する光リン
グ回路を用いる方法が考案されている。その原理を以下
に説明する。即ち、基準光源の光をパルス状にして光リ
ング回路中に導入し、繰り返し周回させる。光リング回
路中を周回する光は、周回毎に光周波数変換器の変換周
波数分の周波数シフトを受けるため、周回を繰り返すう
ちに等周波数間隔の光を得ることが可能となる。光リン
グ回路を用いる多周波数光源の周波数帯域は、[周波数
変換器の単位変換周波数]×[周回数]で与えられる。
A method using an optical ring circuit having an optical frequency converter and an optical delay element has been devised as a method for obtaining a multi-frequency light source with equal frequency intervals. The principle will be described below. That is, the light of the reference light source is pulsed and introduced into the optical ring circuit, and repeatedly circulated. The light that circulates in the optical ring circuit undergoes a frequency shift corresponding to the conversion frequency of the optical frequency converter for each circulation, so that it is possible to obtain light at equal frequency intervals while repeating the circulation. The frequency band of the multi-frequency light source using the optical ring circuit is given by [unit conversion frequency of frequency converter] × [number of cycles].

【0006】この光リング回路を用いて多周波数光源を
得る方法は、以下のような特長を有している。 (1) 周波数変換器の周波数シフト量は電気的に制御され
るため、電気的フィードバック回路が有する高い精度を
以て周波数間隔の決定が可能である。また、温度変化に
対しても高い安定性を示す。 (2) 基準光源からの光を周波数シフトさせて新たな光を
作り出すため、高精度に安定化された基準光源一つか
ら、多数の高精度な光源を作り出すことが可能である。
従って、多数の光を個々に安定化させるよりも低コスト
での実現が可能である。 (3) 等周波数間隔で周波数シフトした光が時間軸上のパ
ルス光として出力されるため、タイムスロットを決めて
パルス光を取り出すことで、所望の光周波数の注出が可
能である。図7参照
The method of obtaining a multi-frequency light source using this optical ring circuit has the following features. (1) Since the frequency shift amount of the frequency converter is electrically controlled, the frequency interval can be determined with high accuracy of the electric feedback circuit. It also shows high stability against temperature changes. (2) Since the light from the reference light source is frequency-shifted to generate new light, it is possible to produce a large number of highly accurate light sources from one highly stabilized reference light source.
Therefore, it can be realized at a lower cost than stabilizing a large number of lights individually. (3) Since light whose frequency is shifted at equal frequency intervals is output as pulsed light on the time axis, it is possible to extract a desired optical frequency by deciding the time slot and extracting the pulsed light. See Figure 7

【0007】等周波数間隔の他周波数光源の一例とし
て、図9に、周波数変換器に音響−光学シフタ(Acousto
-Optical frequency Shifter:AOS) を用いた光リング回
路(例えば、「K.Shimizu, T.Horiguchi,and Y.Koyamad
a, "Frequency translation oflight waves by propaga
tion around an optical ring circuit containing afr
equency shifter: I.Expaeriment," Appl.Opt.32,6718-
6726(1993). 」)を示す。この例では、光リング回路は
ファイバカプラ4、偏波制御器10、音響−光学型光周
波数シフタ(AOFS)8、光増幅器12、可変光帯域通過フ
ィルタ13、光遅延線9、及び、それらを繋ぐ光ファイ
バから構成されている。2は周波数基準光源1の射出
光、11は制御回路である。
As an example of another frequency light source with equal frequency intervals, FIG. 9 shows an acousto-optical shifter (Acousto) as a frequency converter.
-Optical ring circuit using optical frequency shifter (AOS) (for example, "K. Shimizu, T. Horiguchi, and Y. Koyamad
a, "Frequency translation of light waves by propaga
tion around an optical ring circuit containing afr
equency shifter: I.Expaeriment, "Appl.Opt.32,6718-
6726 (1993). "). In this example, the optical ring circuit includes a fiber coupler 4, a polarization controller 10, an acousto-optical optical frequency shifter (AOFS) 8, an optical amplifier 12, a variable optical bandpass filter 13, an optical delay line 9, and these. It is composed of connecting optical fibers. Reference numeral 2 is a light emitted from the frequency reference light source 1 , and 11 is a control circuit.

【0008】図9において、周波数基準光源1を出て光
スイッチ3で切り出された基準パルス光は、ファイバカ
プラ4を通じて光リング回路に導入され、光リング回路
中で、音響−光学型光周波数シフタ8により周波数変換
を受けた後、光遅延線9で時間遅延を与えられる。そし
て、光増幅器12による増幅を受けた後、再び光リング
回路を周回する。その間、周回毎に、音響−光学型光周
波数シフタ8のシフト周波数分の光周波数変換を受け
る。そして、光リング回路を周回する光の一部は、ファ
イバカプラ4を通じて光リング回路の外に導かれる。
In FIG. 9, the reference pulse light emitted from the frequency reference light source 1 and cut out by the optical switch 3 is introduced into the optical ring circuit through the fiber coupler 4, and in the optical ring circuit, the acousto-optical optical frequency shifter. After undergoing frequency conversion by 8, a time delay is given by an optical delay line 9. Then, after being amplified by the optical amplifier 12, the optical ring circuit is circulated again. In the meantime, the optical frequency conversion corresponding to the shift frequency of the acousto-optical type optical frequency shifter 8 is performed every cycle. Then, a part of the light circulating in the optical ring circuit is guided to the outside of the optical ring circuit through the fiber coupler 4.

【0009】ところで、物質に歪みが生じたり、圧力が
変化したりすると、それに伴って屈折率変化が生じる
(光弾性効果)。物質中を超音波が伝播する時、光弾性
効果によって音の波長を周期として、光に対する回折率
の周期的な変動が生じる光がこの物質(媒体)に入射
すると、入射した光の一部は超音波が作りだした周期的
な屈折率分布によって回折する。これが音響−光学効果
である。このとき、回折光はドップラーシフトを受け、
周波数が変化する。この音響−光学効果を応用したのが
AOFSと呼ばれる音響−光学型光周波数シフタである (図
10参照) 。
By the way, when the substance is distorted or the pressure is changed, the refractive index is changed accordingly (photoelastic effect). When an ultrasonic wave propagates through a substance, the photoelastic effect causes periodic fluctuations in the diffraction index for light with the wavelength of sound as the period . When light is incident on this substance (medium), part of the incident light is diffracted by the periodic refractive index distribution created by the ultrasonic waves. This is the acousto-optic effect. At this time, the diffracted light undergoes Doppler shift,
The frequency changes. The application of this acousto-optical effect is
It is an acousto-optic optical frequency shifter called AOFS (Fig.
See 10).

【0010】図10に示すように、AOFS(音響−光学型
光周波数シフタ)8は、回折の次数によって異なる方向
に光が出力されることから、キャリア光や高次の変調側
帯波などの不要なビームストッパ101等でブロックす
ることが容易であり、不要光が出力されないという特長
を有する。また、一般的にAOFSは、高い周波数変換効率
を有している。図10中、102は音響素子、103は
入射光である。
As shown in FIG. 10, an AOFS (acoustic-optical type optical frequency shifter) 8 outputs light in different directions depending on the order of diffraction, so that carrier light or higher-order sidebands of higher order are unnecessary. It is easy to block with a simple beam stopper 101 and the like, and has a feature that unnecessary light is not output. In addition, AOFS generally has high frequency conversion efficiency. In FIG. 10, 102 is an acoustic element and 103 is incident light.

【0011】図9に示した方法では、1.1THz程度の周波
数シフトが実現されている。
The method shown in FIG. 9 realizes a frequency shift of about 1.1 THz.

【0012】また、図11に、電気−光学効果を利用し
た位相変調器を周波数変換器として用いた多周波数光源
の従来例(例えば、「K.Shimizu, T.Horiguchi,and Y.K
oyamada, "Bload-Band Absolute Frequency Synthesis
of Pulsed Coherent Lightwaves by Use od a Phase-Mo
dulation Amplified Optical Ping," IEEE J. Quantum
Electron.33,1268-1277(1997).」)を示す。この例の特
徴は、周波数変換器として、電気−光学効果を用いた位
相変調器(EOM) 14を使用していることである。EOM は
電界を印加することで、物質の屈折率が変化する効果、
即ち電気−光学効果を利用して光の位相を変化させる変
調器である。大きな電気−光学効果を示す物質として
は、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)や半導体などがある。
Further, FIG. 11 shows a conventional example of a multi-frequency light source using a phase modulator utilizing the electro-optical effect as a frequency converter (for example, "K. Shimizu, T. Horiguchi, and YK.
oyamada, "Bload-Band Absolute Frequency Synthesis
of Pulsed Coherent Lightwaves by Use od a Phase-Mo
dulation Amplified Optical Ping, "IEEE J. Quantum
Electron. 33, 1268-1277 (1997). ”). The feature of this example is that a phase modulator (EOM) 14 using an electro-optical effect is used as a frequency converter. EOM is the effect of changing the refractive index of a substance by applying an electric field,
That is, it is a modulator that changes the phase of light by utilizing the electro-optical effect. Materials having a large electro-optical effect include lithium niobate (LiNbO 3 ) and semiconductors.

【0013】超音波によるドップラーシフトを用いたAO
FSに比べて、EOM は非常に高速な現象である電気−光学
効果を用いているため、2桁程度高い変調周波数(数10
GHz)にまで対応可能である。そのため、光リング回路一
周あたりのシフト周波数を大きくとることができ、WD
M通信で用いられる周波数間隔の光を発生する際に時間
効率を上げることが可能である。
AO using ultrasonic Doppler shift
Compared to FS, EOM uses an electro-optical effect, which is a very fast phenomenon, so it has a modulation frequency about two orders of magnitude higher.
GHz). Therefore, the shift frequency per round of the optical ring circuit can be increased, and the WD
It is possible to improve the time efficiency when generating the light of the frequency interval used in the M communication.

【0014】しかし、EOMを用いた周波数変換は、変
調側帯波の一つを取り出すことで周波数変換を行なって
いるため、不要波の除去が必須である。
However, in the frequency conversion using the EOM, since the frequency conversion is performed by taking out one of the modulation sideband waves, it is essential to remove unnecessary waves.

【0015】図11に挙げた例では、電気−光学変調器
14(周波数シフト量をΔf1とする)に加えて、電気−
光学型光周波数シフタ8(シフト量Δf2)によっても周
波数をシフトさせ、シフト量(Δf)がΔf1+Δf2に等
しい光のみを透過させるファブリ−・ペロー共振器15
(Free Spectral range FSR=Δf)を用いることで、不
要な光を取り除いている。図11中、4はファイバカプ
ラ、10は偏波制御器、8は音響−光学型光周波数シフ
タ(AOFS)、12は光増幅器、13は可変光帯域通過フィ
ルタ、9は光遅延線、11は制御回路である。
In the example shown in FIG. 11, in addition to the electro-optical modulator 14 (the amount of frequency shift is Δf 1 ),
The Fabry-Perot resonator 15 which shifts the frequency also by the optical frequency shifter 8 (shift amount Δf 2 ) and transmits only the light whose shift amount (Δf) is equal to Δf 1 + Δf 2
By using (Free Spectral range FSR = Δf), unnecessary light is removed. In FIG. 11, 4 is a fiber coupler, 10 is a polarization controller, 8 is an acousto-optic optical frequency shifter (AOFS), 12 is an optical amplifier, 13 is a variable optical bandpass filter, 9 is an optical delay line, and 11 is It is a control circuit.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図9に
示す構成では、主に光増幅器12で発生する増幅された
自然放出光(ASE:Amplified Spontaneous Emission)ノイ
ズが周波数帯域の制限要因となっている。ASE(自然放出
光)ノイズは周回とともに蓄積されるため、信号対雑音
比(S/N比)が劣化して光リング回路の周回数、すなわ
ち、カバー周波数帯域が制限を受けるのである。また、
ASE 蓄積による出力光のS/N 比劣化も起きている。
However, in the configuration shown in FIG. 9, amplified spontaneous emission (ASE) noise mainly generated in the optical amplifier 12 is a factor for limiting the frequency band. . Since ASE (spontaneous emission light) noise is accumulated along with the circulation, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is deteriorated and the number of circulations of the optical ring circuit, that is, the cover frequency band is limited. Also,
S / N ratio degradation of output light due to ASE accumulation is also occurring.

【0017】図9に示した例では、ASE 蓄積防止用の帯
域通過フィルタ13が導入されている。帯域通過フィル
タ13には、 (1) 信号光に対する低損失性 (2) ASE ノイズに対する高遮断性 (3) 高速かつ高精度での透過周波数制御 (4) 信号光の周波数変化に対する周波数追従性 等の特性が求められる。上記特性(1),(2) の実現には、
信号光のみを透過する狭帯域性が求められる。
In the example shown in FIG. 9, a bandpass filter 13 for preventing ASE accumulation is introduced. The bandpass filter 13 has (1) low loss for signal light, (2) high blocking property for ASE noise, (3) high-speed and high-accuracy transmission frequency control, (4) frequency followability for frequency changes of signal light, etc. Is required. To realize the above characteristics (1) and (2),
A narrow band property of transmitting only signal light is required.

【0018】従来考案されている波長可変の帯域通過フ
ィルタ13としては、図12に例示するように、 (a) 誘電体多層膜104の干渉を用い入射角制御によっ
て波長可変としたもの13a (b) くさび形の干渉層105を有し、光の入射位置を変
化して通過波長制御を行なうもの13b (c) 音響−光学効果のAOS106を用い、超音波の周
波数により波長制御を行なうもの13cなどがある。
As a wavelength-tunable band-pass filter 13 that has been conventionally devised, as shown in FIG. 12, (a) a wavelength-tunable filter 13a (b) which is tunable by controlling the incident angle by using the interference of the dielectric multilayer film 104. ) Having a wedge-shaped interference layer 105 and performing passage wavelength control by changing the incident position of light 13b (c) Using AOS 106 having an acousto-optic effect and performing wavelength control by the frequency of ultrasonic waves 13c, etc. There is.

【0019】しかしながら、従来の波長可変帯域通過フ
ィルタ13は、高速かつ高精度での透過周波数制御が不
可能であるという問題があり、マージンをとるために狭
帯域性を犠牲にせざるを得なかった。
However, the conventional wavelength tunable bandpass filter 13 has a problem that it is impossible to control the transmission frequency at high speed and with high precision, and the narrow band property must be sacrificed in order to secure a margin. .

【0020】一方、図11に示した例では、AOFSに
比べてEOM14は周波数変換効率が低いため、光増幅
器12での増幅率を大きくする必要が生じる。これに伴
い、ASE(自然放出光)パワーも増大し、ASEの影
響を受けやすくなる。また、EOM出力光の基本波およ
び不要な側帯波を除去するために用いているファブリ・
ペロー共振器15の精度によっても周回数の制限を受け
る。つまり、FSR(Free Spectral Range) と一周あた
りの周波数シフト量Δfとの周波数誤差(fm)は、周
回毎に蓄積されるため、n周回後にはn・fm となって
しまい、ファブリ・ペロー共振器によって出力光強度が
著しく低減されることになるのである。また、フィルタ
として周期的な透過周波数を有するファブリ・ペロー共
振器を用いるため、等間隔の光周波数発生しかできない
という問題も有していた。
On the other hand, in the example shown in FIG. 11, since the EOM 14 has a lower frequency conversion efficiency than the AOFS, it is necessary to increase the amplification factor of the optical amplifier 12. Along with this, the ASE (spontaneous emission light) power also increases, and the ASE is likely to be affected. In addition, the Fabry that is used to remove the fundamental wave and unwanted sidebands of the EOM output light
The number of turns is also limited by the accuracy of the Perot resonator 15. That is, the frequency error (f m) of the frequency shift amount Δf per revolution and FSR (Free Spectral Range) is to be accumulated in each cycle, after n circulation becomes a n-f m, Fabry-Perot The output light intensity will be significantly reduced by the resonator. Further, since a Fabry-Perot resonator having a periodic transmission frequency is used as a filter, there is also a problem that only optical frequencies at regular intervals can be generated.

【0021】本発明の課題は、光リング回路等の光周波
数逐次変換回路における不要光除去の問題を解決した、
多周波数光源を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the problem of unnecessary light removal in an optical frequency successive conversion circuit such as an optical ring circuit,
To provide a multi-frequency light source.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は次の特定事項を有する。 (1) 請求項1に係る発明は、周波数基準となるパルス光
を射出する第1の手段と、光入力ポートを有し該光入力
ポートからの入射光に対して、該入射光の光周波数シフ
トに追従して通過帯域が変化する帯域通過光フィルタと
して機能するように、注入同期されたレーザ発振光を射
出する第2の手段と、該第2の手段より射出されるレー
ザ発振光の波長を該レーザ発振光の光周波数と前記入射
光の光周波数との差が注入同期範囲内となるように前記
入射光の光周波数シフトに追従して制御する第3の手段
と、入力光を遅延させて射出する第4の手段と、該第1
の手段より射出されるパルス光と該第4の手段により射
出される光との合成光を射出する第5の手段と、該第2
の手段より射出されるレーザ発振光の光周波数を変換し
て光を該第4の手段に射出する第6の手段と、該第5の
手段からの射出光を該第2の手段の光入力ポートに入射
させる手段を少なくとも備えたことを特徴とする。 (2) 請求項2に係る発明は、周波数基準となるパルス光
を射出する第1の手段と、光入力ポートを有し該光入力
ポートからの入射光に対して、該入射光の光周波数シフ
トに追従して通過帯域が変化する帯域通過光フィルタと
して機能するように、注入同期されたレーザ発振光を射
出する第2の手段と、該第2の手段より射出されるレー
ザ発振光の波長を該レーザ発振光の光周波数と前記入射
光の光周波数との差が注入同期範囲内となるように前記
入射光の光周波数シフトに追従して制御する第3の手段
と、該第2の手段より射出されるレーザ発振光を入力し
遅延させて射出する第4の手段と、該第1の手段より射
出されるパルス光と該第4の手段により射出される光と
の合成光を射出する第5の手段と、該第5の手段からの
射出光を光変調し側帯波を射出する第6の手段と、該第
6の手段からの射出光を該第2の手段の光入力ポートに
入射させる手段を少なくとも備えたことを特徴とする。 (3) 請求項3に係る発明は、請求項1における第6の手
段として音響―光学シフタを用いたことを特徴とする。 (4) 請求項4に係る発明は、請求項2における第6の手
段として電気―光学変調器を用いたことを特徴とする。 (5) 請求項5に係る発明は、請求項2における第6の手
段として電界吸収型変調器を用いたことを特徴とする。 (6) 請求項6に係る発明は、請求項4における電気―光
学変調器は光を複数光路に分岐し、分岐された光、及
び、それぞれの変調部に印加される変調信号間に位相差
を導入する手段を備えたことを特徴とする。 (7) 請求項7に係る発明は、請求項1から6いずれかに
おける第2の手段は発振波長調整可能なレーザを用いた
ことを特徴とする。 (8) 請求項8に係る発明は、請求項7における発振波長
調整可能なレーザとして分布反射型レーザを用いたこと
を特徴とする。 (9) 請求項9に係る発明は、請求項7における発振波長
調整可能なレーザとして超周期構造回折格子分布反射型
レーザを用いたことを特徴とする。
The present invention for solving the above problems has the following specific matters. (1) The invention according to claim 1 has a first means for emitting pulsed light serving as a frequency reference and an optical input port, and an optical frequency of the incident light with respect to the incident light from the optical input port. Schiff
And a bandpass optical filter whose passband changes according to
So as to function, the second means for emitting injection-locked laser oscillation light and the wavelength of the laser oscillation light emitted from the second means are set to the optical frequency of the laser oscillation light and the incident light. wherein as a difference between the optical frequency is within the injection locking range
Third means for controlling the optical frequency shift of the incident light and controlling the same, fourth means for delaying and emitting the input light, and the first means.
The fifth means for emitting combined light of the pulsed light emitted by the means and the light emitted by the fourth means, and the second means.
Means for converting the optical frequency of the laser oscillation light emitted from the means to emit the light to the fourth means, and the light emitted from the fifth means to the optical input of the second means. It is characterized in that at least means for making the light incident on the port is provided. (2) The invention according to claim 2 has first means for emitting pulsed light as a frequency reference, and an optical frequency of the incident light with respect to the incident light from the optical input port, which has an optical input port. Schiff
And a bandpass optical filter whose passband changes according to
And to function, and second means for emitting injection locking laser oscillation light, the wavelength of the laser oscillation light emitted from the unit of the second optical frequency of the laser oscillation light the incident light wherein as a difference between the optical frequency is within the injection locking range
Third means for controlling by following the optical frequency shift of incident light, fourth means for inputting and delaying the laser oscillation light emitted from the second means, and emitting the laser oscillation light, and first means A fifth means for emitting a combined light of the emitted pulsed light and a light emitted by the fourth means, and a sixth means for optically modulating the emitted light from the fifth means to emit a sideband wave. And a means for causing the light emitted from the sixth means to enter the light input port of the second means. (3) The invention according to claim 3 is characterized in that an acousto-optical shifter is used as the sixth means in claim 1. (4) The invention according to claim 4 is characterized in that an electro-optical modulator is used as the sixth means in claim 2. (5) The invention according to claim 5 is characterized in that an electroabsorption modulator is used as the sixth means in claim 2. (6) The invention according to claim 6 is the electro-optical modulator according to claim 4, wherein the light is branched into a plurality of optical paths, and the phase difference between the branched light and the modulation signals applied to the respective modulators. Is provided with a means for introducing. (7) The invention according to claim 7 is characterized in that the second means according to any one of claims 1 to 6 uses a laser whose oscillation wavelength can be adjusted. (8) The invention according to claim 8 is characterized in that a distributed reflection laser is used as the laser whose oscillation wavelength can be adjusted according to claim 7. (9) The invention according to claim 9 is characterized in that a super-periodic structure diffraction grating distributed reflection laser is used as the laser whose oscillation wavelength is adjustable in claim 7.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.

【0024】本発明はレーザへの注入同期現象をフィル
タとして応用していることを最も主要点としており、従
来の技術とは、フィルタとして能動素子を用いる点が異
なる。このように本発明においてはレーザへの注入同期
を応用した帯域通過光フィルタを用いているが、注入同
期現象とは、自己発振しているレーザの周波数fSL(図
13(a)(b)の107参照 )に近い周波数fML(図13
(a)(b)の108参照)の光を入射すると、発振周波数が
入射光周波数fMLに引き込まれる現象(図13(a)(b)の
109参照)をいい、図13(b) にその現象を示す。注
入同期が起こる条件として理論的には、周波数fSLと周
波数fMLが下式(1)の関係を満たすことが求められる
(例えば、文献「CH.Henry, N.A.Olsson, and N.K.Dutt
a,"LockingRange and Stability of Injection Locked
1.54μm INGaAsP SemiconductorLasers," IEEE j. Qua
ntum Electron.21,1152-1156(1985).)」。 Δω=(1/τ)(Iin/Iout)1/2 ……式(1) ここで、Δω=2π|fSL−fML|であり、τはレーザ
中を光が往復するのに要する時間、Iinはレーザへの入
射光の強度、Iout はレーザからの出力光の強度であ
る。
The most important point of the present invention is to apply the injection locking phenomenon to the laser as a filter, which is different from the prior art in that an active element is used as a filter. As described above, in the present invention, the bandpass optical filter to which the injection locking to the laser is applied is used. The injection locking phenomenon means the frequency f SL of the self-oscillating laser (see FIGS. 13 (a) (b)). frequency f ML closer to the reference 107) (FIG. 13
(a) (b) 108), the oscillation frequency is drawn into the incident light frequency f ML (see 109 in FIGS. 13 (a) (b)), which is shown in FIG. 13 (b). The phenomenon is shown. Theoretically, the condition under which injection locking occurs is that the frequency f SL and the frequency f ML satisfy the relationship of the following expression (1) (for example, the document “CH. Henry, NAOlsson, and NKDutt”).
a, "Locking Range and Stability of Injection Locked
1.54 μm INGaAsP Semiconductor Lasers, "IEEE j. Qua
ntum Electron. 21, 1152-1156 (1985).) ”. Δω = (1 / τ) (I in / I out ) 1/2 (1) where Δω = 2π | f SL −f ML |, and τ is the amount of light traveling back and forth in the laser. The required time, I in, is the intensity of light incident on the laser, and I out is the intensity of light output from the laser.

【0025】注入同期現象をフィルタとしてみると、 (1) レーザ線幅程度の狭帯域 (2) 入射光のピーク周波数に追従可能 (3) 光強度の増幅作用 (4) 偏波再生機能 (5) 高速な透過周波数(波長)制御が可能 という特長を有する。このうち、特長(1),(3),(4) はレ
ーザ出力をフィルタの出力としていることに起因し、特
長(2) はレーザと入射光周波数が前式(1) で予測される
ような範囲を持つことに起因している。また、特長(5)
は他の機械的または圧電素子を用いて透過周波数の調整
を行なうフィルタと異なり、電気的に調整できることに
起因する。
Looking at the injection locking phenomenon as a filter, (1) a narrow band about the laser line width (2) can follow the peak frequency of the incident light (3) amplifying the light intensity (4) polarization regeneration function (5 ) The feature is that high-speed transmission frequency (wavelength) control is possible. Of these, features (1), (3), and (4) are due to the fact that the laser output is used as the output of the filter, and feature (2) is that the laser and incident light frequency are predicted by the previous equation (1). Due to having a range. In addition, features (5)
Is different from a filter that adjusts the transmission frequency by using another mechanical or piezoelectric element, and can be electrically adjusted.

【0026】更に、レーザとして波長可変レーザを用い
ることで、透過周波数の広範囲にわたる調節が実現可能
となる。
Furthermore, by using a wavelength tunable laser as the laser, adjustment of the transmission frequency over a wide range can be realized.

【0027】以上を踏まえ、本発明の作用について説明
する。
Based on the above, the operation of the present invention will be described.

【0028】光周波数を変換する手段は、入射した光の
周波数を一つ、もしくは、複数の異なる周波数に変換す
る。一方、変換された光にレーザを注入同期させる手段
は、光周波数を変換する手段で変換された周波数の中か
ら、所望の周波数変換量を受けた光のみが、理論的には
前式(1)で示されるような注入同期範囲内に納まるよ
うに調整している。そのため、所望の周波数シフトを受
けた光にレーザが同期され、上記の特長(1) から(5) で
示したように、所望の周波数シフトを受けた光のみが増
幅され、それ以外の光は低減される。一方、レーザの出
力光を再び前記の光周波数を変換する手段に戻す手段
は、注入同期状態にあるレーザ出力光を、光周波数を変
換する手段に戻している。従って、入射光が繰り返し
波数シフトを受けることが可能となり、本発明の課題で
ある光周波数逐次変換回路における不要光除去の問題を
解決した多周波数光源が実現する。
The means for converting the optical frequency converts the frequency of the incident light into one or a plurality of different frequencies. On the other hand, in the means for injecting and locking the laser into the converted light, only the light that has received a desired frequency conversion amount from the frequencies converted by the means for converting the optical frequency is theoretically expressed by the above formula (1). ) Is adjusted so that it falls within the injection locking range as shown in (). Therefore, the laser is synchronized with the light that has undergone the desired frequency shift, and as shown in the above features (1) to (5), only the light that has undergone the desired frequency shift is amplified, and the other light is amplified. Will be reduced. On the other hand, the means for returning the output light of the laser to the means for converting the optical frequency again returns the laser output light in the injection locked state to the means for converting the optical frequency. Therefore, the circumferential repeatedly incident light
It becomes possible to undergo a wave number shift, and a multi-frequency light source that solves the problem of unnecessary light removal in the optical frequency successive conversion circuit which is the subject of the present invention is realized.

【0029】周波数を変換する手段として、電気−光学
型変調器または電界吸収型変調器を用いた場合には、入
射光周波数に対して変調信号の周波数を間隔とする複数
の変調側帯波が生じる。この出力光の中から選択した周
波数の光のみが注入同期範囲内に収まるよう、変換され
た光にレーザを注入同期させる手段は、周波数変化量と
変換効率を考慮してレーザの制御を行なう。これによ
り、変換器出力に混合する複数の光周波数の中から、所
望の光のみが選択される。この光を上記で説明したよう
に繰り返し周波数シフトすることで、不要光除去の問題
を解決した多周波数光源が実現する。
When an electro-optical modulator or an electro-absorption modulator is used as the means for converting the frequency, a plurality of modulation sidebands are generated at intervals of the frequency of the modulation signal with respect to the incident light frequency. . The means for injection-locking the laser with the converted light controls the laser in consideration of the frequency change amount and the conversion efficiency so that only the light of the frequency selected from the output light falls within the injection locking range. This selects only the desired light from among the multiple optical frequencies that are mixed into the converter output. By repeatedly frequency-shifting this light as described above, a multi-frequency light source that solves the problem of unnecessary light removal is realized.

【0030】電気−光学変調器等での位相変調において
は、入射基本波の光周波数をω0 、光の位相をφ、位相
変調の深度をδ、変調周波数をωm 、変調の位相をΨと
すると、電場Eは、電場振幅E0とベッセル関数Ji (i=0,
1,2, …)とを用いて下式(2)のように書き表せる。 E=E0cos[ω0t+φ+δ(sinωmt+Ψ)] =E0{J0(δ) ・cos(ω0t+φ) +J1(δ) ・cos[(ω0m)t+(φ+Ψ)] −J1(δ) ・cos[(ω0m)t+(φ−Ψ)] +J2(δ) ・cos[(ω0+2ωm)t+(φ+2Ψ)] −J2(δ) ・cos[(ω0-2ωm)t+(φ−2Ψ)] +J3(δ) ・cos[(ω0+3ωm)t+(φ+3Ψ)] −J3(δ) ・cos[(ω0-3ωm)t+(φ−3Ψ)]+…} ……式(2)
In phase modulation using an electro-optical modulator or the like, the optical frequency of the incident fundamental wave is ω 0 , the phase of light is φ, the depth of phase modulation is δ, the modulation frequency is ω m , and the phase of modulation is Ψ. Then, the electric field E is the electric field amplitude E 0 and the Bessel function J i (i = 0,
It can be written as in the following equation (2) using E = E 0 cos [ω 0 t + φ + δ (sinω m t + Ψ)] = E 0 {J 0 (δ) ・ cos (ω 0 t + φ) + J 1 (δ) ・ cos [(ω 0 + ω m ) t + ( φ + Ψ)] −J 1 (δ) ・ cos [(ω 0 −ω m ) t + (φ−Ψ)] + J 2 (δ) ・ cos [(ω 0 + 2ω m ) t + (φ + 2Ψ)] −J 2 ( δ) · cos [(ω 0 -2ω m) t + (φ-2Ψ)] + J 3 (δ) · cos [(ω 0 + 3ω m) t + (φ + 3Ψ)] -J 3 (δ) · cos [(ω 0 −3 ω m ) t + (φ−3Ψ)] +…} Formula (2)

【0031】周波数を変換する手段として、光を複数光
路に分岐して、光、および、変調信号間に位相差を与
え、再び合波する手段を備えた電気−光学変調器を用い
た場合には、光の干渉効果により図8に示すように
力される変調側帯波および基本波の強度を変えることが
可能となる。ここで、図8(a)は光を2本に分岐して
片側のみを位相変調した場合、図8(b)は光を2本に
分岐し、光と変調信号ともに90度の位相差を加えて変
調した場合、図8(c)は光を2本に分岐し、光と変調
信号ともに180度の位相差を加えて変調した場合、図
8(d)は光を3本に分岐し、光と変調信号ともに12
0度の位相差を加えて変調した場合を示している。この
ため、注入同期範囲内に収まる変調側帯波および基本波
の数を1つに限定する制御が容易となる。
As a means for converting the frequency, when an electro-optical modulator having a means for branching light into a plurality of optical paths to give a phase difference between the light and the modulated signal and multiplexing again is used. as shown in FIG. 8 by the interference effect of light, it is possible to vary the intensity of the modulation sidebands and fundamental wave is output. Here, in FIG. 8A, when the light is split into two and only one side is phase-modulated, in FIG. 8B, the light is split into two and a phase difference of 90 degrees is obtained for both the light and the modulation signal. When modulated additionally, FIG. 8 (c) splits the light into two, and when modulated by adding a phase difference of 180 degrees to both the light and the modulated signal, FIG. 8 (d) splits the light into three. , Both light and modulated signal 12
It shows a case where modulation is performed by adding a phase difference of 0 degree. Therefore, it becomes easy to control the number of the modulation sidebands and the fundamental waves that fall within the injection locking range to one.

【0032】ここで、図1、図14及び図15を参照し
て、本発明の一実施形態例として、音響−光学型光周波
数シフタを利用した例を説明する。図1において、図
3、図4、図5、図6、図9及び図11と同一機能部分
には同符号を付す。
Here, an example using an acousto-optical type optical frequency shifter will be described as an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1, 14 and 15. In FIG. 1, the same functional portions as those in FIGS. 3, 4, 5, 6, 9 and 11 are designated by the same reference numerals.

【0033】図1において、光リング回路はファイバカ
プラ4、光アイソレータ5、光サーキュレータ6、光サ
ーキュレータ6を介した波長可変レーザ(分布反射型レ
ーザ)7、光アイソレータ5、音響−光学型光周波数シ
フタ8、光遅延線9、偏波制御器10及びそれらを繋ぐ
光ファイバ2から構成される。
In FIG. 1, the optical ring circuit includes a fiber coupler 4, an optical isolator 5, an optical circulator 6, a wavelength tunable laser (distributed reflection type laser) 7 via the optical circulator 6, an optical isolator 5, and an acousto-optical optical frequency. It is composed of a shifter 8, an optical delay line 9, a polarization controller 10 and an optical fiber 2 connecting them.

【0034】周波数基準光源1から発した光は、光スイ
ッチ3で光リング回路の周回時間以下のパルス状に切り
出され、基準光パルス光とされる。その基準光パルス
は、ファイバカプラ4を通って光リング回路中に導入さ
れ、光サーキュレータ6を通じて波長可変レーザ7に注
入される。
The light emitted from the frequency reference light source 1 is cut out by the optical switch 3 into a pulse shape that is shorter than the circulation time of the optical ring circuit and is used as reference light pulse light. The reference light pulse is introduced into the optical ring circuit through the fiber coupler 4 and injected into the wavelength tunable laser 7 through the optical circulator 6.

【0035】波長可変レーザ7は、制御回路11によっ
て発振周波数と入射光周波数の差が注入同期範囲内とな
るように制御されており、入射光に対して注入同期され
る。この出力光は、光サーキュレータ6の働きにより、
入射とは別のポートに出力されている。この出力光は、
図14に例示するように、周回信号光は増幅を受け、ノ
イズレベルは低減される。光サーキュレータ6を出た光
は、次に、音響−光学型光周波数シフタ8へと導かれ
る。音響−光学型光周波数シフタ8で周波数シフトを受
けた後,光遅延線9で遅延時間を加えられ、偏波制御器
10により自励発振光と周回光との周波数差が注入同期
範囲内となるよう調整された波長可変レーザ7に入射さ
れ、波長可変レーザ7は周波数シフトされた光に注入同
期される。
The wavelength tunable laser 7 is controlled by the control circuit 11 so that the difference between the oscillation frequency and the incident light frequency is within the injection locking range, and is injection locked with respect to the incident light. This output light is generated by the function of the optical circulator 6.
It is output to a different port from the incident. This output light is
As illustrated in FIG. 14, the circulating signal light is amplified and the noise level is reduced. The light exiting the optical circulator 6 is then guided to the acousto-optical optical frequency shifter 8. After undergoing a frequency shift by the acousto-optic optical frequency shifter 8, a delay time is added by the optical delay line 9, and the polarization controller 10 causes the frequency difference between the self-oscillation light and the circulating light to fall within the injection locking range. It is incident on the wavelength tunable laser 7 adjusted so that the wavelength tunable laser 7 is injection-locked with the frequency-shifted light.

【0036】このように、繰り返し光リング回路の周
回、並びに周波数シフトを繰り返すことで、出力として
次々と等周波数間隔で光周波数が変化する光パルスが得
られる。
As described above, by repeatedly circling the optical ring circuit and repeating the frequency shift, an optical pulse whose optical frequency changes at equal frequency intervals is obtained as an output.

【0037】出力光の信号対雑音強度比(S/N比)を
図15に示す。従来例の出力光では周回を重ねるに連れ
てS/N比が劣化するのに対して、本実施形態例の出力
光では、周回を重ねてもS/N比は低い値で一定に保た
れる。
FIG. 15 shows the signal-to-noise intensity ratio (S / N ratio) of the output light. With the output light of the conventional example, the S / N ratio deteriorates as the number of turns increases, whereas with the output light of the present embodiment, the S / N ratio is kept constant at a low value even when the number of turns increases. Be done.

【0038】次に、図2を参照して、変調側帯波に注入
同期を行なった本発明の実施形態例について説明する。
図2において、図1、図3、図4、図5、図6、図9及
び図11と同一機能部分には同符号を付す。
Next, with reference to FIG. 2, an embodiment of the present invention in which injection modulation is performed on the modulation sideband will be described.
2, the same functional parts as those in FIGS. 1, 3, 4, 5, 6, 9 and 11 are designated by the same reference numerals.

【0039】図2に示す光リング回路はファイバカプラ
4、電気−光学型変調器14、光アイソレータ5、光サ
ーキュレータ6、波長可変レーザ(分布反射型レーザ)
7、光遅延線9、偏波制御器10及びそれらを繋ぐ光フ
ァイバ2から構成される。
The optical ring circuit shown in FIG. 2 includes a fiber coupler 4, an electro-optical modulator 14, an optical isolator 5, an optical circulator 6, and a wavelength tunable laser (distributed reflection laser).
7, an optical delay line 9, a polarization controller 10 and an optical fiber 2 connecting them.

【0040】周波数基準光源1から発した光は、光スイ
ッチ3で光リング回路の周回時間以下のパルス状に切り
出される。得られた基準光パルスは、ファイバカプラ4
を通って光リング回路中に導入される。光リング回路中
の光は、電気−光学型変調器14により変調を受ける。
変調器出力光には、数次の変調側帯波と、周波数変換を
受けていない基本波が含まれる。
The light emitted from the frequency reference light source 1 is cut out by the optical switch 3 in a pulse shape that is shorter than the circulation time of the optical ring circuit. The obtained reference light pulse is sent to the fiber coupler 4
Through the optical ring circuit. The light in the optical ring circuit is modulated by the electro-optical modulator 14.
The modulator output light includes several-order modulated sidebands and a fundamental wave that has not undergone frequency conversion.

【0041】波長可変レーザ7は、前記変調器出力光の
中から所望の周波数シフトを持った光にのみ注入同期さ
れるよう、制御回路11で追従制御されている。このた
め、波長可変レーザ7からは、電気−光学型変調器14
に入射した光に対して所望の周波数シフトを受けた光の
みが出力されることになり、周波数変換が実現される。
また、このとき、同時に変換光の増幅、及び、変換光以
外の雑音光の低減が図られる。波長可変レーザ7からの
出力光、光遅延線9を通ることで、時間遅延を与えら
れる。
The wavelength tunable laser 7 is follow-controlled by the control circuit 11 so as to be injection-locked only to the light having a desired frequency shift from the light output from the modulator. Therefore, the tunable laser 7 is connected to the electro-optical modulator 14 by the tunable laser 7.
Only light that has undergone a desired frequency shift with respect to the light incident on is output, and frequency conversion is realized.
At this time, at the same time, amplification of the converted light and reduction of noise light other than the converted light can be achieved. Output light from the tunable laser 7, by passing through the optical delay line 9, given a time delay.

【0042】そして、偏波制御器10で電気−光学型変
調器14や注入同期の効率が最大となるよう偏波を調整
された後、光の一部はファイバカプラ4を通じて光リン
グ回路から出力され、残りは光リング回路を再度周回す
る。光リング回路周回を繰り返すことで、繰り返しの周
波数シフトを受け、多周波数光源が実現される。
After the polarization is adjusted by the polarization controller 10 so that the efficiency of the electro-optical modulator 14 and injection locking is maximized, a part of the light is output from the optical ring circuit through the fiber coupler 4. And the rest goes around the optical ring circuit again. By repeating the circulation of the optical ring circuit, a repeated frequency shift is received and a multi-frequency light source is realized.

【0043】ここで、制御回路11を用いて波長可変レ
ーザ7を制御する際に、常に同じ次数の変調側帯波に同
期させた場合は、出力として等周波数間隔の光が得られ
る。一方、周回毎に変調側帯波の次数を選択して注入同
期の制御を行なうことも可能である。この場合には、W
DM通信における不等周波数間隔キャリア光のように、
或る周波数(変調周波数に一致)の倍数を間隔とする光
が得られる。
Here, when the wavelength tunable laser 7 is controlled by using the control circuit 11, if it is always synchronized with the modulation sideband of the same order, light having equal frequency intervals can be obtained as an output. On the other hand, it is also possible to control the injection locking by selecting the order of the modulation sideband for each circulation. In this case, W
Like unequal frequency spacing carrier light in DM communication,
Light is obtained that is spaced at multiples of a certain frequency (corresponding to the modulation frequency).

【0044】図2に示す本例においては光変調を行い変
調側帯波を発生する手段として電気−光学型光変調器1
4を用いているが、図3に示すように変調側帯波を発生
する手段として電界吸収型光変調器16を用いることも
可能である。
In the present example shown in FIG. 2, the electro-optical type optical modulator 1 is used as means for performing optical modulation and generating a modulation sideband.
4 is used, it is also possible to use the electroabsorption type optical modulator 16 as a means for generating a modulation sideband as shown in FIG.

【0045】また、図4に示すように光を複数光路に分
岐して光及び変調信号間に位相差を加える手段17を用
いることで、所望の周波数変化量を有する変調側帯波の
選択を容易とすることが可能となる。即ち、図4では、
光変調を行い変調側帯波を発生する手段として、入射光
を複数の光路に分岐し、その各々に独立して位相変調を
加えられる位相変調器17を用いている。
Further, as shown in FIG. 4, by using the means 17 for branching light into a plurality of optical paths to add a phase difference between the light and the modulation signal, it is easy to select a modulation sideband having a desired frequency change amount. It becomes possible to That is, in FIG.
As means for performing optical modulation and generating a modulated sideband, a phase modulator 17 that splits incident light into a plurality of optical paths and can independently apply phase modulation to each of them is used.

【0046】この位相変調器17は複数の位相変調部1
8を有しており、光の位相は可変直流電圧源21を用い
て調整される。また、高周波発生装置20で発生した高
周波信号を位相シフタ19により位相差を加えて各位相
変調部18に印加するようにしている。このように、各
位相変調部18を通過する光と、各位相変調部18にお
ける変調の位相とを調整可能とすることで、前式(2)
中のφとΨが任意の値を取れるようになる。これによっ
て、合波時の干渉効果で、最大「行路の分岐数−1」個
の光周波数を打ち消すことが可能となる。また所望の変
調側帯波近傍に存在する基本波や不要な側帯波を打ち消
すことで、所望の変調側帯波へのレーザの注入同期が容
易となる。
This phase modulator 17 includes a plurality of phase modulators 1.
8 and the phase of the light is adjusted using the variable DC voltage source 21. Further, the high frequency signal generated by the high frequency generator 20 is applied to each phase modulator 18 after a phase difference is added by the phase shifter 19. As described above, by making it possible to adjust the light passing through each phase modulation section 18 and the phase of modulation in each phase modulation section 18, the above equation (2)
Φ and Ψ inside can take arbitrary values. This makes it possible to cancel a maximum of "the number of branches of the path-1" optical frequencies by the interference effect at the time of multiplexing. Further, by canceling the fundamental wave and the unnecessary sidebands existing in the vicinity of the desired modulation sideband, it becomes easy to inject and lock the laser into the desired modulation sideband.

【0047】ここでは、直流電圧を変化させて各位相変
調部18を通過する光に位相差を導入しているが、光の
分岐、合波部分に多モード干渉カプラを用いることも可
能である。
Here, the DC voltage is changed to introduce a phase difference into the light passing through each phase modulator 18, but it is also possible to use a multimode interference coupler for the branching and combining of the light. .

【0048】上記各実施形態例においては、光サーキュ
レータ6を用いて波長可変レーザ7への注入同期を行な
っているが、もちろん、レーザの入射端と出射端が異な
る構成をとることも可能である。
In each of the above-mentioned embodiments, the optical circulator 6 is used to perform injection locking to the wavelength tunable laser 7, but it is of course possible to adopt a configuration in which the laser incident end and the laser emitting end are different. .

【0049】レーザの入射端と出射端が異なる構成の場
合に、音響−光学シフタを用いた実施形態例を図5に示
す。図5において、光リング回路はファイバカプラ4、
光アイソレータ5、波長可変レーザ(分布反射型レー
ザ)7、光アイソレータ5、音響−光学型光周波数シフ
タ8、光遅延線9、偏波制御器10及びそれらを繋ぐ光
ファイバ2から構成される。周波数基準光源1から発し
た光は、制御回路11で制御される光スイッチ3で光リ
ング回路の周回時間以下のパルス状に切り出され、基準
光パルス光とされる。その基準光パルスは、ファイバカ
プラ4を通って光リング回路中に導入され、波長可変レ
ーザ7に注入される。波長可変レーザ7は、制御回路1
1によって発振周波数と入射光周波数の差が注入同期範
囲内となるように制御されており、入射光に対して注入
同期される。この出力光は音響−光学型光周波数シフタ
8へと導かれ、音響−光学型光周波数シフタ8で周波数
シフトを受けた後,光遅延線9で遅延時間を加えられ、
偏波制御器10により自励発振光と周回光との周波数差
が注入同期範囲内となるよう調整された波長可変レーザ
7に入射され、波長可変レーザ7は周波数シフトされた
光に注入同期される。このように繰り返し光リング回路
の周回、並びに周波数シフトを繰り返すことで、出力と
して次々と等周波数間隔で光周波数が変化する光パルス
が得られる。
FIG. 5 shows an embodiment in which an acousto-optical shifter is used in the case where the incident end and the emitting end of the laser are different. In FIG. 5, the optical ring circuit is a fiber coupler 4,
The optical isolator 5, the variable wavelength laser (distributed reflection type laser) 7, the optical isolator 5, the acousto-optic type optical frequency shifter 8, the optical delay line 9, the polarization controller 10 and the optical fiber 2 connecting them are included. The light emitted from the frequency reference light source 1 is cut out by the optical switch 3 controlled by the control circuit 11 into a pulse shape that is equal to or less than the circulation time of the optical ring circuit, and is used as reference light pulse light. The reference light pulse is introduced into the optical ring circuit through the fiber coupler 4 and injected into the wavelength tunable laser 7. The wavelength tunable laser 7 includes a control circuit 1
The difference between the oscillation frequency and the incident light frequency is controlled by 1 so as to fall within the injection locking range, and injection locking is performed with respect to the incident light. This output light is guided to the acousto-optical optical frequency shifter 8 and, after undergoing frequency shift by the acousto-optical optical frequency shifter 8, a delay time is added by the optical delay line 9,
The polarization controller 10 enters the wavelength tunable laser 7 adjusted so that the frequency difference between the self-oscillation light and the circulating light is within the injection locking range, and the wavelength tunable laser 7 is injection locked to the frequency-shifted light. It By repeating the circulation of the optical ring circuit and the frequency shift in this way, an optical pulse whose optical frequency changes at equal frequency intervals is obtained as an output.

【0050】また、これら各実施形態例においては、光
増幅器を用いない構成をとっているが、図6に例示する
ように、光リング回路中に光増幅器12を配置すること
も可能である。図6に示した光リング回路には、図1の
光リング回路構成に加えて光増幅器12が導入されてい
る点だけが異なっている。
In each of these embodiments, the optical amplifier is not used, but the optical amplifier 12 may be arranged in the optical ring circuit as illustrated in FIG. The optical ring circuit shown in FIG. 6 is different only in that an optical amplifier 12 is introduced in addition to the optical ring circuit configuration of FIG.

【0051】図6において、注入同期されたレーザ7に
よる増幅作用だけでは光リング回路のロスを補償できな
い場合には、この光増幅器12を用いてロス補償が可能
となる。この場合、従来例で問題となっていたASE
(自然放出光)蓄積の問題は、注入同期されたレーザ7
をフィルタとして用いているため、効果的に除去される
のである。
In FIG. 6, when the loss of the optical ring circuit cannot be compensated only by the amplifying operation of the injection-locked laser 7, the optical amplifier 12 can be used to compensate the loss. In this case, the ASE that was a problem in the conventional example
The problem of (spontaneous emission) accumulation is the injection-locked laser 7
Since is used as a filter, it is effectively removed.

【0052】図14は、実際に注入同期を用いたフィル
タに入射した入射光(点線:光増幅器からのASEと信
号光が混合)と、フィルタからの出射光(実線)を示し
ており、S/N比が改善されていることが判る。
FIG. 14 shows incident light (dotted line: ASE and signal light from the optical amplifier are mixed) which is actually incident on the filter using injection locking, and outgoing light (solid line) from the filter. It can be seen that the / N ratio is improved.

【0053】上記各実施形態例の光アイソレータ5は入
射端と出射端が異なる場合には使用が望まれるが、光サ
ーキュレータ6を用いた場合には光アイソレータ5を使
用しなくても同様の機能が実現できる。
The optical isolator 5 of each of the above embodiments is desired to be used when the incident end and the emitting end are different, but when the optical circulator 6 is used, the same function is obtained without using the optical isolator 5. Can be realized.

【0054】また、波長可変レーザ7として分布反射型
レーザを使用しているが、より広範囲における波長可変
が可能な超周期構造回折格子分布反射型レーザを使用す
ることも同様に可能である。
Further, although the distributed reflection type laser is used as the wavelength tunable laser 7, it is also possible to use the super-periodic structure diffraction grating distributed reflection type laser capable of varying the wavelength in a wider range.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザへの注入同期現象をフィルタとして利用することに
より、高い信号対雑音強度比を有する多周波数光源を得
ることができる。
As described above, according to the present invention, a multi-frequency light source having a high signal-to-noise intensity ratio can be obtained by using the injection locking phenomenon to the laser as a filter.

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

【図1】本発明の実施形態例として、音響−光学型光周
波数シフタを用いた多周波数光源の構成例を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using an acousto-optical type optical frequency shifter as an embodiment example of the present invention.

【図2】本発明の実施形態例として、電気−光学型光変
調器を用いた多周波数光源の構成例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using an electro-optical type optical modulator as an embodiment example of the present invention.

【図3】本発明の実施形態例として、電界吸収型光変調
器を用いた多周波数光源の構成例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using an electroabsorption type optical modulator as an embodiment example of the present invention.

【図4】本発明の実施形態例として、多電極電気−光学
型光変調器を用いた多周波数光源の構成例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using a multi-electrode electro-optical light modulator as an embodiment example of the present invention.

【図5】本発明の実施形態例として、入射端と出射端が
異なるレーザを用いた多周波数光源の構成例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using a laser having different entrance ends and exit ends as an embodiment example of the present invention.

【図6】本発明の実施形態例として、光増幅器を用いた
多周波数光源の構成例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using an optical amplifier as an embodiment example of the present invention.

【図7】光リング回路の出力光を示す図。FIG. 7 is a diagram showing output light of an optical ring circuit.

【図8】多電極電気−光学型光変調器の出力光スペクト
ルを示す図。
FIG. 8 is a diagram showing an output light spectrum of a multi-electrode electro-optical light modulator.

【図9】音響−光学型光周波数シフタを用いた光リング
回路の従来例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a conventional example of an optical ring circuit using an acousto-optical optical frequency shifter.

【図10】音響−光学素子の模式図。FIG. 10 is a schematic diagram of an acousto-optical element.

【図11】電気−光学型光変調器を用いた光リング回路
の従来例を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a conventional example of an optical ring circuit using an electro-optical type optical modulator.

【図12】帯域通過フィルタの従来例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a conventional example of a bandpass filter.

【図13】注入同期現象の模式図。FIG. 13 is a schematic diagram of an injection locking phenomenon.

【図14】注入同期を用いた帯域通過フィルタの入出力
スペクトルを示す図。
FIG. 14 is a diagram showing an input / output spectrum of a bandpass filter using injection locking.

【図15】本発明と従来例の信号対雑音強度比を比較し
て示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a comparison between the signal-to-noise intensity ratio of the present invention and a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 周波数基準光源 2 光ファイバ 3 光スイッチ 4 ファイバカプラ 5 光アイソレータ 6 光サーキュレータ 7 波長可変レーザ 8 音響−光学型光周波数シフタ 9 光遅延線 10 偏波制御器 11 制御回路 12 光増幅器 13 可変光帯域通過フィルタ 14 電気−光学型光変調器 15 ファブリ・ペロー共振器 16 電界吸収型光変調器 17 複数の位相変調部を有する位相変調器 18 位相変調器 19 位相シフタ 20 高周波発生装置 21 可変直流電圧源 1 Frequency reference light source 2 optical fiber 3 optical switch 4 Fiber coupler 5 Optical isolator 6 Optical circulator 7 Tunable laser 8 Acoustic-Optical Optical Frequency Shifter 9 Optical delay line 10 Polarization controller 11 Control circuit 12 Optical amplifier 13 Variable optical bandpass filter 14 Electro-optical type optical modulator 15 Fabry-Perot Resonator 16 Electro-absorption optical modulator 17 Phase modulator having a plurality of phase modulators 18 Phase modulator 19 Phase shifter 20 High frequency generator 21 Variable DC voltage source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉國 裕三 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56−115592(JP,A) 特開 昭55−61082(JP,A) 米国特許5153933(US,A) Coppin,P.et al.,E lectronics Letter s,Vol.26,No.1,pp.28− 30. Shimizu,K.et al., IEEE Journal of Qu antum Electronics, Vol.33,No.8,pp.1268− 1277. (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30 H01S 5/00 - 5/50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuzo Yoshikuni 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-56-115592 (JP, A) Kai 55-61082 (JP, A) U.S. Pat. No. 5,153,933 (US, A) Coppin, P.M. et al. , E Electronics Letters, Vol. 26, No. 1, pp. 28-30. Shimizu, K .; et al. , IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 33, No. 8, pp. 1268-1277. (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 3/00-3/30 H01S 5/00-5/50

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 周波数基準となるパルス光を射出する第
1の手段と、 光入力ポートを有し該光入力ポートからの入射光に対し
、該入射光の光周波数シフトに追従して通過帯域が変
化する帯域通過光フィルタとして機能するように、注入
同期されたレーザ発振光を射出する第2の手段と、 該第2の手段より射出されるレーザ発振光の波長を該レ
ーザ発振光の光周波数と前記入射光の光周波数との差が
注入同期範囲内となるように前記入射光の光周波数シフ
トに追従して制御する第3の手段と、 入力光を遅延させて射出する第4の手段と、 該第1の手段より射出されるパルス光と該第4の手段に
より射出される光との合成光を射出する第5の手段と、 該第2の手段より射出されるレーザ発振光の光周波数を
変換して光を該第4の手段に射出する第6の手段と、 該第5の手段からの射出光を該第2の手段の光入力ポー
トに入射させる手段を少なくとも備えたことを特徴とす
る多周波数光源。
1. A first means for emitting pulsed light as a frequency reference; and an incident light from the optical input port, which has an optical input port and passes by following an optical frequency shift of the incident light. Band is strange
Second means for emitting injection-locked laser oscillation light so as to function as a bandpass optical filter for converting the wavelength of the laser oscillation light emitted from the second means to the optical frequency of the laser oscillation light. the optical frequency shift of the incident light so that the difference between the optical frequencies of said incident light is within the injection locking range and
A third means for controlling the input light, a fourth means for delaying and emitting the input light, a pulsed light emitted by the first means, and a light emitted by the fourth means. And a sixth means for converting the optical frequency of the laser oscillation light emitted from the second means to emit the light to the fourth means, A multi-frequency light source, comprising at least a means for causing light emitted from the means to enter the light input port of the second means.
【請求項2】 周波数基準となるパルス光を射出する第
1の手段と、 光入力ポートを有し該光入力ポートからの入射光に対し
、該入射光の光周波数シフトに追従して通過帯域が変
化する帯域通過光フィルタとして機能するように、注入
同期されたレーザ発振光を射出する第2の手段と、 該第2の手段より射出されるレーザ発振光の波長を該レ
ーザ発振光の光周波数と前記入射光の光周波数との差が
注入同期範囲内となるように前記入射光の光周波数シフ
トに追従して制御する第3の手段と、 該第2の手段より射出されるレーザ発振光を入力し遅延
させて射出する第4の手段と、 該第1の手段より射出されるパルス光と該第4の手段に
より射出される光との合成光を射出する第5の手段と、 該第5の手段からの射出光を光変調し側帯波を射出する
第6の手段と、 該第6の手段からの射出光を該第2の手段の光入力ポー
トに入射させる手段を少なくとも備えたことを特徴とす
る多周波数光源。
2. A first means for emitting pulsed light as a frequency reference, and an optical input port, which passes incident light from the optical input port while following an optical frequency shift of the incident light. Band is strange
Second means for emitting injection-locked laser oscillation light so as to function as a bandpass optical filter for converting the wavelength of the laser oscillation light emitted from the second means to the optical frequency of the laser oscillation light. the optical frequency shift of the incident light so that the difference between the optical frequencies of said incident light is within the injection locking range and
Means for controlling the laser oscillation light emitted from the second means, inputting and delaying the laser oscillation light emitted from the second means, and emitting the delayed laser light; and pulsed light emitted from the first means. And fifth means for emitting a combined light of the light emitted by the fourth means, sixth means for optically modulating the emitted light from the fifth means, and emitting a sideband wave, 6. A multi-frequency light source, comprising at least means for causing light emitted from the means of 6 to be incident on the light input port of the second means.
【請求項3】 第6の手段として音響―光学シフタを用
いたことを特徴とする請求項1記載の多周波数光源。
3. The multi-frequency light source according to claim 1, wherein an acousto-optical shifter is used as the sixth means.
【請求項4】 第6の手段として電気―光学変調器を用
いたことを特徴とする請求項2記載の多周波数光源。
4. The multi-frequency light source according to claim 2, wherein an electro-optical modulator is used as the sixth means.
【請求項5】 第6の手段として電界吸収型変調器を用
いたことを特徴とする請求項2記載の多周波数光源。
5. The multi-frequency light source according to claim 2, wherein an electroabsorption modulator is used as the sixth means.
【請求項6】 電気―光学変調器は光を複数光路に分岐
し、分岐された光、及び、それぞれの変調部に印加され
る変調信号間に位相差を導入する手段を備えたことを特
徴とする請求項4記載の多周波数光源。
6. The electro-optical modulator comprises means for branching light into a plurality of optical paths, and means for introducing a phase difference between the branched light and a modulation signal applied to each modulator. The multi-frequency light source according to claim 4.
【請求項7】 第2の手段は発振波長調整可能なレーザ
を用いたことを特徴とする請求項1から6いずれか記載
の多周波数光源。
7. The multi-frequency light source according to claim 1, wherein the second means uses a laser whose oscillation wavelength can be adjusted.
【請求項8】 発振波長調整可能なレーザとして分布反
射型レーザを用いたことを特徴とする請求項7記載の多
周波数光源。
8. The multi-frequency light source according to claim 7, wherein a distributed reflection laser is used as the laser whose oscillation wavelength can be adjusted.
【請求項9】 発振波長調整可能なレーザとして超周期
構造回折格子分布反射型レーザを用いたことを特徴とす
る請求項7記載の多周波数光源。
9. A multi-frequency light source according to claim 7, wherein a super-periodic structure diffraction grating distributed reflection laser is used as the laser whose oscillation wavelength can be adjusted.
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