JP3634716B2 - 多波長光信号発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を用いた光送信系において、広帯域なスペクトル光を出力する単体の光源、さらには単体の変調器を有し、各波長チャネルへの容量割り当てを行うことが可能な、多波長光信号発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＷＤＭシステムは、基幹系での大容量化を目指して進められてきたが、近年のインターネットの高速化、広帯域化が進み、アクセス系においてもＷＤＭシステムを適用する動きがある。
【０００３】
従来より、ＷＤＭを適用した光アクセス系におけるアーキテクチャとして、代表的なものに、ＷＤＭ−ＰＯＮ方式がある。ＷＤＭ−ＰＯＮ方式は、ＳＬＴからのＷＤＭ信号を波長ルータで各ユーザへ波長を割り当てを行うものである。
【０００４】
また、ＷＤＭシステムに利用されている光送出系では、一般に、必要とされるチャネル数だけの光源とそれと同数の周波数安定化回路から構成されており、現状では、光源として分布帰還形半導体レーザが利用されている。
【０００５】
これに対して、アクセス系にむけた低コスト化、簡易な光送信系の構成を実現する上で、広帯域なスペクトルを出力する単一の光源と信号を乗じるための単一の変調器から構成される多波長光信号発生回路が提案されている。
【０００６】
上記の多波長光信号発生回路として、可変波長光源を利用した多波長光パケット伝送実験が報告されている（Ｍ．Ｆｕｋｕｔｏｋｕ ｅｔ．ａｌ ＯＦＣ／１００Ｃ ’９９ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，１９９９，Ｐａｇｅ １６８〜１７０．ｖｏｌ３）。これは、波長可変光源の注入電流量を変化させ、多波長光バースト列を出力させるものであり、光バースト列に同期することで単一の変調器により各バースト光に同じレートで信号を乗じる。また、同様に可変波長光源の変わりに掃引光源（電気通信学会）を用いた場合が検討される。
【０００７】
一方、波長切り替えによるやり方とは別に、スペクトルスライスによる多波長同時発生による手法が報告されている。特に、特開平９−１７２４２９号公報では、低速（数十ＭＨｚ）の繰り返しの短光パルスに対して、パルス幅を伸張させ、高速（数ＧＨｚ〜１００ＧＨｚ）で動作する強度変調器によりＴＤＭデータ列を乗じさせることで、１００チャネル以上もの多波長チャネル発生を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、アクセス系へのＷＤＭ導入に向けて、単一の光源と単一の変調器から構成される光送信系が提案されている。
【０００９】
ここで、アクセス系における通信トラヒックを考慮すると、各ユーザから生じるデータストリームは、常に一定ではなくバースト的に発生するものと考えられる。また、容量が異なる多種多様なデータサービスが存在するため、効率的な波長利用を行う上で、各ユーザへ適切な容量を割り当てる必要がある。
【００１０】
しかし、従来の単一の光源と単一の変調器から構成される多波長信号発生回路において、容量を割り当てる上で幾つかの問題点が生じる。
【００１１】
上記の波長可変光源を用いた光送出回路においては、波長切り替え時の過渡特性があり、波長が安定するまで約数１００ｎｓ程度のガードタイムを設ける必要があり、高速化を行う上で効率が悪くなる。
【００１２】
また、掃引光源を利用した場合は、波長可変幅が狭く多波長発生数に制限が生じる虞がある。
【００１３】
また、特開平９−１７２４２９号公報に記載のチャープパルス多重波長通信システムにおいては、各波長チャネルの伝送容量は、光パルスの繰り返し周波数で固定されているため、各波長チャネルに異なる容量を割り当てを行うには適さない。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、アクセス系へのＷＤＭ技術の導入において、光送出回路の低コスト化を図り、波長チャネルを効率的に使用することが可能な多波長光信号発生装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、波長分割多重による多波長光信号を発生する装置であって、繰り返し周波数ｆからなる光パルスを発生する広帯域光発生手段と、各ポート間隔が前記繰り返し周波数ｆの倍数からなるｎ個の出力ポートを有し、該各出力ポートに前記繰り返し周波数ｆの光パルスを入力することにより、該ｎ個の出力ポートに対応したｎ波の光パルス（ただし、ｎは、２以上の整数）に分波する分波手段と、前記分波されたｎ波の光パルスをゲートスイッチの各スイッチに入力させ、該各スイッチのゲート時間を所定の時間間隔だけ順次ずらして作動させることにより、ｎ波の多波長バーストを出力する制御手段と、前記ゲートスイッチの各スイッチから所定の時間間隔だけ順次ずらして出力されたｎ波の光パルスを合波して、該ｎ波の光パルスは時間的に重ならない多波長バースト列として出力する合波手段と、前記出力された多波長バースト列を変調器に入力して、変調された出力光を生成する出力手段とを具えることによって、多波長光信号発生装置を構成する。
【００１６】
本発明は、波長分割多重による多波長光信号を発生する装置であって、繰り返し周波数ｆ’からなる光パルスを発生する広帯域光発生手段と、 前記光パルスに対して前記繰り返し周波数ｆ’内の低周波側から高周波側に渡って時間遅延を与えることにより、時間軸に対して周波数が異なるチャープパルスを生成する光パルス伸張手段と、各ポート間隔が前記繰り返し周波数ｆ’の倍数からなるｎ個の出力ポートを有し、該各出力ポートに前記チャープパルスを入力することにより、該ｎ個の出力ポートに対応したｎ波の多波長パルス光（ただし、ｎは、２以上の整数）に分波する分波手段と、前記分波され遅延出力されるｎ波の多波長パルス光を合波して、多波長パルス列として出力する合波手段と、前記出力された多波長パルス列を変調器に入力して、変調された出力光を生成する出力手段とを具えることによって、多波長光信号発生装置を構成する。
【００１７】
本発明は、波長分割多重による多波長光信号を発生する装置であって、繰り返し周波数ｆ’からなる光パルスを発生する広帯域光発生手段と、前記光パルスに対して前記繰り返し周波数ｆ’内の低周波側から高周波側に渡って時間遅延を与えることにより、時間軸に対して周波数が異なるチャープパルスを生成する光パルス伸張手段と、前記チャープパルスを単一のゲートスイッチに入力させ、該スイッチのゲート時間を所定の時間間隔だけ順次ずらして作動させることにより、多波長パルス列として出力する制御手段と、前記出力された多波長パルス列を変調器に入力して、変調された出力光を生成する出力手段とを具えることによって、多波長光信号発生装置を構成する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
［概要］
本発明は、波長分割多重による多波長光信号を発生する多波長光信号発生装置において、単一の広帯域光源から出力した広帯域光をスペクトルスライスにより、多波長光バースト列、若しくは、多波長光パルス列として出力するバースト光出力回路を備える。
【００２２】
このバースト光出力回路は、出力する各波長バースト光若しくはパルスの時間幅を割り当てる機能を有し、各波長チャネルへの容量を割り当てる。
【００２３】
（第１の構成例）
多波長光信号発生装置の第１の構成例としては、広帯域光源として、広帯域ＡＳＥ光源、若しくは、繰り返し短パルス光源を利用する。バースト光出力回路において、パルス光源の繰り返し周波数よりも十分小さな透過幅を持つｎ個の出力ポートを有する分波器を用いることによって、ｎ波の多波長連続光を出力する。各ｎ波の連続光を各出力ポートにあるゲートスイッチにより、多波長バースト光を出力する。
【００２４】
再び、ｎ個のポートを持つ合波器により、多波長バースト列として出力する。このゲートスイッチで各波長チャネルに異なる時間幅を持たせ、単一の変調器により同じレートで信号を乗じることによって、各波長チャネルに異なる容量を割り当てることができる。
【００２５】
（第２の構成例）
多波長光信号発生装置の第２の構成例としては、広帯域光源として、繰り返し短パルス光源を利用する。光バースト出力回路において、光パルス伸張手段としての光機能回路により、光パルスにチャープを与え、パルス光源の繰り返し周波数より大きな透過帯域をもつｎ個の出力ポートを持つ分波器を有することによって、ｎ波の多波長パルス光が出力される。引き続き、上記分波器と同じ特性を有するｎ個の入力ポートからなる合波器より、ｎ波の多波長パルス列を出力することができる。
【００２６】
また、光機能回路において、光パルスの時間幅に渡り不均一なチャープ速度を与える手段より、得られる多波長パルス列の各波長チャネルに異なる時間幅を与え、単一変調器により同じレートで信号を乗じることによって、各波長チャネルに異なる容量を割当てることが可能となる。
【００２７】
さらに、多波長光信号発生装置において、各波長チャネルに対して等しいレートで信号を乗じる手段として、単一の広帯域変調器からなる変調回路をさらに備えてもよい。
【００２８】
以下、具体的な例を挙げて説明する。
【００２９】
［第１の例］
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図６に基づいて説明する。
【００３０】
（回路構成）
図１は、多波長光信号発生装置の構成例を示す。なお、本装置は、概要で説明した第１の構成例に対応する。
【００３１】
本装置は、広帯域なスペクトル光（以下、光パルス４という）を出力する広帯域光発生回路１と、広帯域光源６から出力される光パルス４をｎ波の多波長バースト列に変換するバースト光出力回路２と、各多波長バースト列に対して信号を乗じる変調回路３とから構成される。
【００３２】
広帯域光発生回路１には、発振器５と、広帯域光４を出力する広帯域光源としての能動型半導体モードロックレーザ６とが設けられている。この能動型半導体モードロックレーザ６は、発振器５から出力される正弦波信号により駆動される。
【００３３】
バースト光出力回路２には、光パルス４をｎ波長のＣＷ（連続）光に分波する分波器としてのアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）７と、分波されたｎ波の各波長に対して時間幅を与えて順次バースト出力するゲートスイッチ８と、出力された異なる波長をもつ多波長バースト光を合波して多波長バースト列として出力する合波器としてのアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）９とが設けられている。
【００３４】
変調回路３には、ゲートスイッチ８のゲート時間を制御する制御回路１０と、多波長バースト列に対して信号を乗じる強度変調器１１とが設けられている。
【００３５】
（回路動作）
ここで、本装置の回路動作の概略について説明する。
【００３６】
多波長光信号発生装置において、広帯域光源６として、繰り返しパルス光源、若しくは、広帯域ＡＳＥ光源が利用可能である。
【００３７】
まず、繰り返しパルス光源を用いた場合について述べる。
【００３８】
バースト光出力回路２の分波器７に入力した繰り返し周波数ｆからなる光パルス４は、周波数軸上では、繰り返し周波数ｆと等しい間隔でモードが発振している。この分波器７は、ｎ個の出力ポートから形成され、各ポートが繰り返し周波数ｆよりも十分小さい透過帯域を持つ。さらに、各ポート間隔が繰り返し周波数ｆの倍数からなっているものとする。このとき、分波器７の各透過幅の中心に光パルス４の各モードの周波数が一致するように入力させることで、独立したｎ波の多波長連続光１５が出力される。
【００３９】
このｎ波の多波長連続光１５は、ある時刻では１波長だけを出力するような特性を持つゲートスイッチ８に入力することによって、多波長バースト光１６が出力される。この場合、ゲートスイッチ８は、制御回路１０に基づいてゲート時間を変えることによって、各波長チャネル（ｃｈ１，ｃｈ２，…ｃｈｎ）の時間幅を容易に変えることができる。
【００４０】
そして、各多波長バースト光１６を、ｎ個の入力ポートが前記分波器７のポートと等しい特性を持つ合波器９に入力することによって、時間幅が異なる多波長バースト列１７が出力される。
【００４１】
そして、時間幅が異なる多波長バースト列１７を、単一の変調器１１に入力させ、各波長チャネルへ同じレートで信号を乗じることによって、出力光１８の各波長チャネルは時間幅に比例した容量をもつ。
【００４２】
次に、広帯域ＡＳＥ光源を用いた場合について説明する。
【００４３】
広帯域ＡＳＥ光源からの広帯域ＡＳＥ光は、周波数上で連続して分布している。このため、多波長連続光を出力する上で、上述したような分波器７への制限はなく、出力ポートがｎ個あるだけでよい。
【００４４】
その他の部分は、前述した繰り返しパルス光源の場合と同様な構成であり、これにより、多波長バースト列１７を変調器１１に入力して、所定の容量を割り当てることができる。
【００４５】
以下、本装置の回路動作を詳細に説明する。
【００４６】
今、能動型モードロックパルスレーザ６から出力される光パルス４は、発振周波数ｆ０（Ｈｚ）、パルス幅がτ０（ｓ）、ガウス型のトランスフォームリミテッドな特性をもつものとする。このときのスペクトル幅Δν（Ｈｚ）は、ほぼパルス幅の逆数程度になる。
【００４７】
また、発振器５から出力される信号から決まる繰り返し周波数をｆ（Ｈｚ）とする。
【００４８】
図２は、繰り返し周波数ｆをもつ光パルス４のスペクトルを示す。このスペクトルは、ガウス型のエンベロープに従って、周波数ｆ０（Ｈｚ）を中心にして、ｆ（Ｈｚ）の間隔でモードが発振する。
【００４９】
図３は、分波器（ＡＷＧ）７の透過特性を示す。この分波器７として、各ポートのチャネル間隔ρ（Ｈｚ）、透過帯域Δρ（Ｈｚ）がｆ（Ｈｚ）より小さな値をもつアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いる。このとき、分波器７の各ポートの透過帯域に含まれるモードは１つだけなので、各ポートからは連続光が出力される。これにより、図３に示すように、約Δν／ｆ程度の多波長連続光１５が得られる。
【００５０】
分波器７の各出力ポートに配置されたゲートスイッチ８を、制御回路１０によって各スイッチのゲート時間を適切な時間間隔だけずらして作動させる。
【００５１】
このように作動するゲートスイッチ８に、多波長連続光１５を入力させることによって、図４に示すように、各ゲートスイッチ８から多波長バースト光１６が異なる時刻で出力される。
【００５２】
この多波長バースト光１６を分波器７と同じ特性を持つ合波器９（ＡＷＧ）に入力させることによって、多波長バースト列１７として出力される。このとき、分波器９の各出力ポートのゲート時間が異なるように設定することによって、図５に示すように、各多波長バースト光１６に異なる時間幅が与えられた多波長バースト列１７が得られる。
【００５３】
この多波長バースト列１７を、ゲートスイッチ８のゲート時間と同期して作動する単一の変調器１１に入力させ、各波長チャネルに同じレートで信号を付与することによって、図６に示すように、各波長チャネルが異なる容量を持つ出力光１８が得られる。
【００５４】
［第２の例］
次に、本発明の第２の実施の形態を、図７〜図１５に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明は省略し、同一符号を付す。
【００５５】
図７は、多波長光信号発生装置の構成例を示す。なお、本装置は、概要で説明した第２の構成例に対応する。
【００５６】
本装置は、広帯域光出力回路１と、バースト光出力回路２と、変調回路３とから構成される。
【００５７】
広帯域光出力回路１には、発振器５から出力される正弦波信号により駆動される能動型半導体モードロックレーザ６が設けられている。
【００５８】
バースト光出力回路２には、パルス光４の周波数成分に時間遅延を与えてパルス幅が広げられたチャープパルス４１を出力する光パルス伸張手段としての光機能回路２０と、パルス幅が広げられたチャープパルス４１をｎ波の多波長バースト光４２に分波する分波器７と、分波された多波長パルス光４２を合波して多波長パルス列４３を出力する合波器９とが設けられている。
【００５９】
光機能回路２０としては、ゼロ分散波長が１．３μｍ帯にある高分散媒質のシングルモードファイバを用いることができる。
【００６０】
分波器７および合波器９は、共に同じ特性を持つアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）によって構成される。
【００６１】
変調回路３は、制御回路１０と、強度変調器１１と、逓倍器１２とによって構成される。
【００６２】
（回路動作）
次に、本装置の回路動作の概略について説明する。
【００６３】
広帯域光源として、発振器による正弦波信号により駆動される繰り返しパルス光源を用いる。
【００６４】
この繰り返しパルス光源から出力された繰り返し周波数ｆ’のパルス光４は、光パルス幅にチャープを与える光機能回路２０に入力されることによって、パルス幅に渡って周波数が掃引された状態となり、伸張したチャープパルス４１が出力される。この光機能回路２０は、隣合うチャープパルス同士が重なり合わないように設計される。
【００６５】
この伸張したチャープパルス４１は、ｎ個の出力ポートがパルス光の繰り返し周波数ｆ’よりも大きな透過帯域を持つ分波器７に入力され、これにより、各ポートからそれぞれの透過帯域の中心に対応した周波数を持つ多波長パルス光４２が出力される。このとき、各多波長パルス光４２は、光機能回路２０により与えられた時間遅延分だけずれた状態で出力される。
【００６６】
さらに、多波長パルス光４２は、分波器７と同じ特性をもつ合波器９に入力されることによって、多波長パルス列４３が出力される。
【００６７】
ここで、光機能回路２０としては、分散値が大きく、高次分散が大きな高分散媒質のファイバを用いることによって、光パルス４に対してチャープ速度が一様でないものとすることができる。従って、出力される多波長パルス列４３は、それぞれが異なる時間幅を有する。
【００６８】
このように、時間幅がそれぞれ異なる多波長パルス列４３に対して、単一の変調器１１を用いて同じレートで信号を乗じることによって、異なる容量が付与された出力光４４を得る。
【００６９】
以下、本装置の回路動作を詳細に説明する。
【００７０】
広帯域光出力回路１において、能動型モードロックパルスレーザ６を用いた場合について説明する。
【００７１】
図８は、広帯域光出力回路１から出力される、繰り返し周波数ｆ’を有するガウス型の光パルス４のスペクトルを示す。なお、その他の特性は、第１の例と同じである。
【００７２】
この光パルス４において、前述した第１の例の繰り返し周波数ｆ（Ｈｚ）と比較して十分遅く、繰り返し周波数をｆ´（Ｈｚ）としたとき、ｆ≫ｆ´が成り立つものとする。このときのスペクトルは、ガウス型のエンベロープに従って、ｆ０を中心にしてｆ´（Ｈｚ）の間隔でモードが発振する。従って、約Δν／ｆ´本のモードが発振している。なお、ここでいうモードとは、パルス幅に渡る周波数分布をいう。
【００７３】
図９（ａ）は、そのように発振されたモードを有する光パルス４を、シングルモードファイバから構成される光機能回路２０を通過させる前後の時間分解分光像を示す。図９（ａ）中、時間分解分光像３０は通過前の状態、時間分解分光像４０は光機能回路２０の通過後のチャープを付与された状態である。
【００７４】
このように、時間分解分光像４０は、光機能回路２０内のファイバの分散効果によって線形チャープを受けて、各周波数成分は異なる速度でファイバ中を伝播し、パルス幅が広がる。
【００７５】
図９（ｂ）は、図９（ａ）の時間分解分光像に対応したパルス時間波形である。この場合、３１は、能動型モードロックレーザ６から出力された光パルスである。４１は、光パルス３１を光機能回路２０に通過させたときのチャープパルスの時間波形である。
【００７６】
図１０は、分波器７の透過特性を示す。この分波器７は、ポート数がｎ個でポートのチャネル間隔をρ（Ｈｚ）、各チャネルの透過帯域をΔρ（Ｈｚ）、ｆ´≪Δρとする特性を有するものとする。
【００７７】
図１１は、チャープパルス４１を用いて、多波長パルス列４３を発生する原理を示す説明図である。
【００７８】
このとき、分波器７の各ポートの透過幅内には、複数のモードが含まれる。この分波器７に、繰り返し周波数ｆ´（Ｈｚ）のチャープパルス４１を透過させることによって、各ポートから、チャープによる遅延時間だけずれた多波長パルス光４２が得られる。
【００７９】
そして、多波長パルス光４２を、分波器７と同じ特性をもつＡＷＧからなる合波器９に入力することによって、多波長パルス列４３がバースト光出力回路２から出力される。
【００８０】
（高分散媒質／非線形チャープ）
ここで、高分散媒質の光機能回路２０を用いて、非一様なチャープ速度をもつチャープパルス４１を作成する手法について説明する。
【００８１】
図１２（ａ）は、能動型モードロックレーザ６から出力される光パルス４の時間分解分光像を示す。図１２（ｂ）は、その時間分解分光像に対応した光パルス４の時間波形を示す。なお、Ｔは、光パルス４間の周期である。そして、このような特性をもつ光パルス４が、光機能回路２０内に入力される。
【００８２】
図１３（ａ）に示すように、光機能回路２０として、高次分散値が大きな分散媒質を利用した場合、この光機能回路２０を通過した光パルス４は、一様でないチャープ速度を持つ「チャープパルス５０」となる。このときの時間分解分光像をみると、高周波側でチャープ速度が大きく、低周波側でチャープ速度が小さいことがわかる。
【００８３】
この非一様なチャープ速度を持つチャープパルス４１を、分波器７に入力させることによって、各ポートから出力される多波長パルス光４２は、それぞれ異なるパルス幅を持つ。
【００８４】
図１３（ｂ）に示すように、パルス幅の異なる多波長パルス光４２を、合波器９であるＡＷＧに透過させることによって、それぞれが異なるパルス幅を持つ多波長パルス列４３が得られる。
【００８５】
図１４に示すように、多波長パルス列４３を変調器１１に入力させる。この場合、制御回路１０を用いて発振器５と変調器１１を同期させ、逓倍器１２による高調波信号で変調器１１を作動させておく。この変調器１１により、各多波長パルス列４３に対して同じレートで信号を乗じることによって、出力光４４の各波長チャネルにパルス幅に比例した容量を与えることができる。
【００８６】
（チャープパルスの計算例）
ここで、非線形なチャープ速度をもつチャープパルスの計算例について説明する。
【００８７】
光機能回路２０を、高次分散な光ファイバとして構成することによって、非一様なチャープ速度をもつチャープパルス５０が得られることを図１３において示した。
【００８８】
そこで、光ファイバの高次分散（分散スロープ）を大きくした場合の計算を行い、高次分散によるチャープ速度への非一様性について調べる。
【００８９】
１例として、下記のパラメータを与えたときの計算例について述べる。
【００９０】
このような条件のパラメータを用いて計算すると、高次分散の影響により、図１５の時間分解分光像に示すように、光パルス幅に渡って非一様に周波数が変化しているのがわかる。
【００９１】
図１５は、分散＋分散スロープによるチャープ波形５０（時間分解分光）を示す。
【００９２】
［第３の例］
次に、本発明の第３の実施の形態を、図１６〜図１８に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明は省略し、同一符号を付す。
【００９３】
図１６は、多波長光信号発生装置の構成例を示す。
【００９４】
本例では、広帯域光出力回路１には、発振器５から出力される正弦波信号により駆動される能動型半導体モードロックレーザ６が設けられている。
【００９５】
また、バースト光出力回路２には、発振器５と、パルス光の周波数成分に時間遅延を与えてパルス幅を広げる光機能回路２０と、ゲートスイッチ６０とが設けられている。
【００９６】
光機能回路２０として、ゼロ分散波長が１．３μｍ帯にあるシングルモードファイバからなる高分散媒質が用いられる。
【００９７】
ゲートスイッチ６０は、強度変調器から構成され、制御回路１０によって異なる時間間隔で駆動される。
【００９８】
また、ゲートスイッチ６０は、制御回路１０を用いることによって、パルス幅が広げられたチャープパルス４１に対して、各波長のパルス幅が異なる多波長パルス列４３を出力する。なお、その他の回路構成は、前述した第２の例と同様である。
【００９９】
以下、本装置の回路動作を詳細に説明する。
【０１００】
図１７に示すように、光機能回路２０から出力された各波長チャネル（ｃｈ１，ｃｈ２，…，ｃｈｎ）のチャープパルス４１に対して、単一のゲートスイッチ６０を異なる時間幅で作動させることによって、各波長のパルス幅が異なる多波長パルス列４３を出力する。
【０１０１】
図１８に示すように、このように出力された多波長パルス列４３に対して、単一の変調器１１を用いて、各波長チャネルに対して同じレートで信号を乗じることにより、所定の容量が割り当てられた多波長パルス列４４を得ることができる。
【０１０２】
（その他の例）
その他の構成例について説明する。
【０１０３】
パルス光源としては、能動型モードロックレーザに限定されるものではなく、受動型モードロックレーザを用いてもよい。
【０１０４】
分波器又は合波器の光フィルタとしては、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）に限定されるものではなく、ファイバグレーティングと光サーキュレータを単位構成とし、透過帯域が異なる単位構成をｎ段多段接続して構成してもよい。
【０１０５】
ゲートスイッチとしては、電界吸収型強度変調器を用いてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広帯域光出力回路から広帯域光を出力し、該広帯域光をバースト光出力回路に入力してｎ波の多波長バースト光に変換し、多波長バースト光に各波長チャネル毎に異なる時間幅を与えて多波長パルス列を作成し、変調回路においてその多波長パルス列に同じレートの信号を乗じて異なる容量が割り当てられた出力光を得るようにしたので、可変波長光源を利用した場合に見られていたガードタイムを設ける必要がなくなり、広帯域光を出力する単一の光源と単一の変調器とを利用するだけでよく、これにより、波長多重伝送システムにおいて光送出系の簡易化および低コスト化を図ることができると共に、光伝送を効率良く行うことができる。
【０１０７】
また、本発明によれば、バースト光出力回路を、広帯域光をｎ波の波長に分波する分波回路と、分波されたｎ波の各波長に対して時間幅を与えて順次バースト出力するゲートスイッチと、出力された異なる波長をもつバースト光を合波して多波長バースト列として出力する合波回路とによって構成したので、ゲートスイッチの駆動制御により多波長バースト光を安定して出力することができ、また、各ゲートスイッチのゲート時間を制御して合波することによって、多波長パルス列として出力する際、各波長チャネルに対して異なる時間幅を割り当てることができる。
【０１０８】
さらに、本発明によれば、広帯域光のスペクトルスライスによる多波長連続光をゲートスイッチを用いて切り替えることことによって、半導体可変波長光源を用いた場合に生じる緩和過程による波長揺らぎを避けるガードタイムを必要とせず、安定した多波長発生を行うことができる。
【０１０９】
また、本発明によれば、バースト光出力回路を、パルス光の周波数成分に時間遅延を与えてパルス幅を広げる光機能回路と、パルス幅が広げられた光パルスをｎ波の波長に分波する分波回路と、分波された各光パルスを合波して多波長パルス列として出力する合波回路とによって構成したので、パルス光源から出力した繰り返し周波数をもつ光パルスを、光機能回路に入力して非一様なチャープ速度をもつチャープパルスを作成し、このチャープパルスを分波器に入力することによって、パルス幅がそれぞれ異なる多波長バースト光に変換し、その後、合波器により多波長パルス列を作成して、単一の変調器により各多波長パルス列に対して各波長チャネルへ同じレートで信号を乗じることによって、異なる容量が付与された出力光を得ることができ、これにより、上記と同様に、高効率な光伝送と低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である、多波長光信号発生回路の概略構成を示すブロック図である。
【図２】繰り返し周波数ｆの光パルスのスペクトルを示す特性図である。
【図３】ＡＷＧの透過特性を示す特性図である。
【図４】（ａ）はゲートスイッチのゲート時間のタイミングチャートであり、（ｂ）は多波長連続光を示す説明図である。
【図５】多波長バースト列を示す説明図である。
【図６】単一変調器による各波長チャネルへの信号付与を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態である、多波長光信号発生回路の概略構成を示すブロック図である。
【図８】繰り返し周波数ｆ´の光パルスのスペクトルを示す特性図である。
【図９】チャープ付与によるパルスストレッチを示す説明図である。
【図１０】ＡＷＧの透過特性を示す特性図である。
【図１１】チャープパルスを用いた多波長パルス列の発生原理を示す説明図である。
【図１２】モードロックレーザの出力パルスを示す特性図である。
【図１３】非一様なチャープ速度を持つ繰り返しパルスによる多波長パルス列の発生原理を示す説明図である。
【図１４】単一変調器による容量の割り当てを示す説明図である。
【図１５】所定のパラメータに基づくチャープ波形を示す特性図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態である、多波長光信号発生回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１７】（ａ）はゲートスイッチのゲート時間のタイミングチャートであり、（ｂ）はチャープパルスの時間波形を示す説明図である。
【図１８】単一変調器による各波長チャネルへの信号付与を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 広帯域光出力回路
２ バースト光出力回路
３ 変調回路
４ パルス光
５ 発振器
６ モードロックレーザ
７ アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）
８ ゲートスイッチ
９ アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）
１０ 制御回路
１１ 変調器
１２ 逓倍器
１５ 多波長連続光
１６ 多波長バースト光
１７ 多波長バースト列
１８ 出力光
２０ 光機能回路
４１ チャープパルス
４２ 多波長パルス光
４３ 多波長パルス列
４４ 出力光
５０ チャープ形状
６０ ゲートスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を用いた光送信系において、広帯域なスペクトル光を出力する単体の光源、さらには単体の変調器を有し、各波長チャネルへの容量割り当てを行うことが可能な、多波長光信号発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＷＤＭシステムは、基幹系での大容量化を目指して進められてきたが、近年のインターネットの高速化、広帯域化が進み、アクセス系においてもＷＤＭシステムを適用する動きがある。
【０００３】
従来より、ＷＤＭを適用した光アクセス系におけるアーキテクチャとして、代表的なものに、ＷＤＭ−ＰＯＮ方式がある。ＷＤＭ−ＰＯＮ方式は、ＳＬＴからのＷＤＭ信号を波長ルータで各ユーザへ波長を割り当てを行うものである。
【０００４】
また、ＷＤＭシステムに利用されている光送出系では、一般に、必要とされるチャネル数だけの光源とそれと同数の周波数安定化回路から構成されており、現状では、光源として分布帰還形半導体レーザが利用されている。
【０００５】
これに対して、アクセス系にむけた低コスト化、簡易な光送信系の構成を実現する上で、広帯域なスペクトルを出力する単一の光源と信号を乗じるための単一の変調器から構成される多波長光信号発生回路が提案されている。
【０００６】
上記の多波長光信号発生回路として、可変波長光源を利用した多波長光パケット伝送実験が報告されている（Ｍ．Ｆｕｋｕｔｏｋｕ ｅｔ．ａｌ ＯＦＣ／１００Ｃ ’９９ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，１９９９，Ｐａｇｅ １６８〜１７０．ｖｏｌ３）。これは、波長可変光源の注入電流量を変化させ、多波長光バースト列を出力させるものであり、光バースト列に同期することで単一の変調器により各バースト光に同じレートで信号を乗じる。また、同様に可変波長光源の変わりに掃引光源（電気通信学会）を用いた場合が検討される。
【０００７】
一方、波長切り替えによるやり方とは別に、スペクトルスライスによる多波長同時発生による手法が報告されている。特に、特開平９−１７２４２９号公報では、低速（数十ＭＨｚ）の繰り返しの短光パルスに対して、パルス幅を伸張させ、高速（数ＧＨｚ〜１００ＧＨｚ）で動作する強度変調器によりＴＤＭデータ列を乗じさせることで、１００チャネル以上もの多波長チャネル発生を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、アクセス系へのＷＤＭ導入に向けて、単一の光源と単一の変調器から構成される光送信系が提案されている。
【０００９】
ここで、アクセス系における通信トラヒックを考慮すると、各ユーザから生じるデータストリームは、常に一定ではなくバースト的に発生するものと考えられる。また、容量が異なる多種多様なデータサービスが存在するため、効率的な波長利用を行う上で、各ユーザへ適切な容量を割り当てる必要がある。
【００１０】
しかし、従来の単一の光源と単一の変調器から構成される多波長信号発生回路において、容量を割り当てる上で幾つかの問題点が生じる。
【００１１】
上記の波長可変光源を用いた光送出回路においては、波長切り替え時の過渡特性があり、波長が安定するまで約数１００ｎｓ程度のガードタイムを設ける必要があり、高速化を行う上で効率が悪くなる。
【００１２】
また、掃引光源を利用した場合は、波長可変幅が狭く多波長発生数に制限が生じる虞がある。
【００１３】
また、特開平９−１７２４２９号公報に記載のチャープパルス多重波長通信システムにおいては、各波長チャネルの伝送容量は、光パルスの繰り返し周波数で固定されているため、各波長チャネルに異なる容量を割り当てを行うには適さない。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、アクセス系へのＷＤＭ技術の導入において、光送出回路の低コスト化を図り、波長チャネルを効率的に使用することが可能な多波長光信号発生装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、波長分割多重による多波長光信号を発生する装置であって、繰り返し周波数ｆからなる光パルスを発生する広帯域光発生手段と、各ポート間隔が前記繰り返し周波数ｆの倍数からなるｎ個の出力ポートを有し、該各出力ポートに前記繰り返し周波数ｆの光パルスを入力することにより、該ｎ個の出力ポートに対応したｎ波の光パルス（ただし、ｎは、２以上の整数）に分波する分波手段と、前記分波されたｎ波の光パルスをゲートスイッチの各スイッチに入力させ、該各スイッチのゲート時間を所定の時間間隔だけ順次ずらして作動させることにより、ｎ波の多波長バーストを出力する制御手段と、前記ゲートスイッチの各スイッチから所定の時間間隔だけ順次ずらして出力されたｎ波の光パルスを合波して、該ｎ波の光パルスは時間的に重ならない多波長バースト列として出力する合波手段と、前記出力された多波長バースト列を変調器に入力して、変調された出力光を生成する出力手段とを具えることによって、多波長光信号発生装置を構成する。
【００１６】
本発明は、波長分割多重による多波長光信号を発生する装置であって、繰り返し周波数ｆ’からなる光パルスを発生する広帯域光発生手段と、 前記光パルスに対して前記繰り返し周波数ｆ’内の低周波側から高周波側に渡って時間遅延を与えることにより、時間軸に対して周波数が異なるチャープパルスを生成する光パルス伸張手段と、各ポート間隔が前記繰り返し周波数ｆ’の倍数からなるｎ個の出力ポートを有し、該各出力ポートに前記チャープパルスを入力することにより、該ｎ個の出力ポートに対応したｎ波の多波長パルス光（ただし、ｎは、２以上の整数）に分波する分波手段と、前記分波され遅延出力されるｎ波の多波長パルス光を合波して、多波長パルス列として出力する合波手段と、前記出力された多波長パルス列を変調器に入力して、変調された出力光を生成する出力手段とを具えることによって、多波長光信号発生装置を構成する。
【００１７】
本発明は、波長分割多重による多波長光信号を発生する装置であって、繰り返し周波数ｆ’からなる光パルスを発生する広帯域光発生手段と、前記光パルスに対して前記繰り返し周波数ｆ’内の低周波側から高周波側に渡って時間遅延を与えることにより、時間軸に対して周波数が異なるチャープパルスを生成する光パルス伸張手段と、前記チャープパルスを単一のゲートスイッチに入力させ、該スイッチのゲート時間を所定の時間間隔だけ順次ずらして作動させることにより、多波長パルス列として出力する制御手段と、前記出力された多波長パルス列を変調器に入力して、変調された出力光を生成する出力手段とを具えることによって、多波長光信号発生装置を構成する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
［概要］
本発明は、波長分割多重による多波長光信号を発生する多波長光信号発生装置において、単一の広帯域光源から出力した広帯域光をスペクトルスライスにより、多波長光バースト列、若しくは、多波長光パルス列として出力するバースト光出力回路を備える。
【００２２】
このバースト光出力回路は、出力する各波長バースト光若しくはパルスの時間幅を割り当てる機能を有し、各波長チャネルへの容量を割り当てる。
【００２３】
（第１の構成例）
多波長光信号発生装置の第１の構成例としては、広帯域光源として、広帯域ＡＳＥ光源、若しくは、繰り返し短パルス光源を利用する。バースト光出力回路において、パルス光源の繰り返し周波数よりも十分小さな透過幅を持つｎ個の出力ポートを有する分波器を用いることによって、ｎ波の多波長連続光を出力する。各ｎ波の連続光を各出力ポートにあるゲートスイッチにより、多波長バースト光を出力する。
【００２４】
再び、ｎ個のポートを持つ合波器により、多波長バースト列として出力する。このゲートスイッチで各波長チャネルに異なる時間幅を持たせ、単一の変調器により同じレートで信号を乗じることによって、各波長チャネルに異なる容量を割り当てることができる。
【００２５】
（第２の構成例）
多波長光信号発生装置の第２の構成例としては、広帯域光源として、繰り返し短パルス光源を利用する。光バースト出力回路において、光パルス伸張手段としての光機能回路により、光パルスにチャープを与え、パルス光源の繰り返し周波数より大きな透過帯域をもつｎ個の出力ポートを持つ分波器を有することによって、ｎ波の多波長パルス光が出力される。引き続き、上記分波器と同じ特性を有するｎ個の入力ポートからなる合波器より、ｎ波の多波長パルス列を出力することができる。
【００２６】
また、光機能回路において、光パルスの時間幅に渡り不均一なチャープ速度を与える手段より、得られる多波長パルス列の各波長チャネルに異なる時間幅を与え、単一変調器により同じレートで信号を乗じることによって、各波長チャネルに異なる容量を割当てることが可能となる。
【００２７】
さらに、多波長光信号発生装置において、各波長チャネルに対して等しいレートで信号を乗じる手段として、単一の広帯域変調器からなる変調回路をさらに備えてもよい。
【００２８】
以下、具体的な例を挙げて説明する。
【００２９】
［第１の例］
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図６に基づいて説明する。
【００３０】
（回路構成）
図１は、多波長光信号発生装置の構成例を示す。なお、本装置は、概要で説明した第１の構成例に対応する。
【００３１】
本装置は、広帯域なスペクトル光（以下、光パルス４という）を出力する広帯域光発生回路１と、広帯域光源６から出力される光パルス４をｎ波の多波長バースト列に変換するバースト光出力回路２と、各多波長バースト列に対して信号を乗じる変調回路３とから構成される。
【００３２】
広帯域光発生回路１には、発振器５と、広帯域光４を出力する広帯域光源としての能動型半導体モードロックレーザ６とが設けられている。この能動型半導体モードロックレーザ６は、発振器５から出力される正弦波信号により駆動される。
【００３３】
バースト光出力回路２には、光パルス４をｎ波長のＣＷ（連続）光に分波する分波器としてのアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）７と、分波されたｎ波の各波長に対して時間幅を与えて順次バースト出力するゲートスイッチ８と、出力された異なる波長をもつ多波長バースト光を合波して多波長バースト列として出力する合波器としてのアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）９とが設けられている。
【００３４】
変調回路３には、ゲートスイッチ８のゲート時間を制御する制御回路１０と、多波長バースト列に対して信号を乗じる強度変調器１１とが設けられている。
【００３５】
（回路動作）
ここで、本装置の回路動作の概略について説明する。
【００３６】
多波長光信号発生装置において、広帯域光源６として、繰り返しパルス光源、若しくは、広帯域ＡＳＥ光源が利用可能である。
【００３７】
まず、繰り返しパルス光源を用いた場合について述べる。
【００３８】
バースト光出力回路２の分波器７に入力した繰り返し周波数ｆからなる光パルス４は、周波数軸上では、繰り返し周波数ｆと等しい間隔でモードが発振している。この分波器７は、ｎ個の出力ポートから形成され、各ポートが繰り返し周波数ｆよりも十分小さい透過帯域を持つ。さらに、各ポート間隔が繰り返し周波数ｆの倍数からなっているものとする。このとき、分波器７の各透過幅の中心に光パルス４の各モードの周波数が一致するように入力させることで、独立したｎ波の多波長連続光１５が出力される。
【００３９】
このｎ波の多波長連続光１５は、ある時刻では１波長だけを出力するような特性を持つゲートスイッチ８に入力することによって、多波長バースト光１６が出力される。この場合、ゲートスイッチ８は、制御回路１０に基づいてゲート時間を変えることによって、各波長チャネル（ｃｈ１，ｃｈ２，…ｃｈｎ）の時間幅を容易に変えることができる。
【００４０】
そして、各多波長バースト光１６を、ｎ個の入力ポートが前記分波器７のポートと等しい特性を持つ合波器９に入力することによって、時間幅が異なる多波長バースト列１７が出力される。
【００４１】
そして、時間幅が異なる多波長バースト列１７を、単一の変調器１１に入力させ、各波長チャネルへ同じレートで信号を乗じることによって、出力光１８の各波長チャネルは時間幅に比例した容量をもつ。
【００４２】
次に、広帯域ＡＳＥ光源を用いた場合について説明する。
【００４３】
広帯域ＡＳＥ光源からの広帯域ＡＳＥ光は、周波数上で連続して分布している。このため、多波長連続光を出力する上で、上述したような分波器７への制限はなく、出力ポートがｎ個あるだけでよい。
【００４４】
その他の部分は、前述した繰り返しパルス光源の場合と同様な構成であり、これにより、多波長バースト列１７を変調器１１に入力して、所定の容量を割り当てることができる。
【００４５】
以下、本装置の回路動作を詳細に説明する。
【００４６】
今、能動型モードロックパルスレーザ６から出力される光パルス４は、発振周波数ｆ０（Ｈｚ）、パルス幅がτ０（ｓ）、ガウス型のトランスフォームリミテッドな特性をもつものとする。このときのスペクトル幅Δν（Ｈｚ）は、ほぼパルス幅の逆数程度になる。
【００４７】
また、発振器５から出力される信号から決まる繰り返し周波数をｆ（Ｈｚ）とする。
【００４８】
図２は、繰り返し周波数ｆをもつ光パルス４のスペクトルを示す。このスペクトルは、ガウス型のエンベロープに従って、周波数ｆ０（Ｈｚ）を中心にして、ｆ（Ｈｚ）の間隔でモードが発振する。
【００４９】
図３は、分波器（ＡＷＧ）７の透過特性を示す。この分波器７として、各ポートのチャネル間隔ρ（Ｈｚ）、透過帯域Δρ（Ｈｚ）がｆ（Ｈｚ）より小さな値をもつアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いる。このとき、分波器７の各ポートの透過帯域に含まれるモードは１つだけなので、各ポートからは連続光が出力される。これにより、図３に示すように、約Δν／ｆ程度の多波長連続光１５が得られる。
【００５０】
分波器７の各出力ポートに配置されたゲートスイッチ８を、制御回路１０によって各スイッチのゲート時間を適切な時間間隔だけずらして作動させる。
【００５１】
このように作動するゲートスイッチ８に、多波長連続光１５を入力させることによって、図４に示すように、各ゲートスイッチ８から多波長バースト光１６が異なる時刻で出力される。
【００５２】
この多波長バースト光１６を分波器７と同じ特性を持つ合波器９（ＡＷＧ）に入力させることによって、多波長バースト列１７として出力される。このとき、分波器９の各出力ポートのゲート時間が異なるように設定することによって、図５に示すように、各多波長バースト光１６に異なる時間幅が与えられた多波長バースト列１７が得られる。
【００５３】
この多波長バースト列１７を、ゲートスイッチ８のゲート時間と同期して作動する単一の変調器１１に入力させ、各波長チャネルに同じレートで信号を付与することによって、図６に示すように、各波長チャネルが異なる容量を持つ出力光１８が得られる。
【００５４】
［第２の例］
次に、本発明の第２の実施の形態を、図７〜図１５に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明は省略し、同一符号を付す。
【００５５】
図７は、多波長光信号発生装置の構成例を示す。なお、本装置は、概要で説明した第２の構成例に対応する。
【００５６】
本装置は、広帯域光出力回路１と、バースト光出力回路２と、変調回路３とから構成される。
【００５７】
広帯域光出力回路１には、発振器５から出力される正弦波信号により駆動される能動型半導体モードロックレーザ６が設けられている。
【００５８】
バースト光出力回路２には、パルス光４の周波数成分に時間遅延を与えてパルス幅が広げられたチャープパルス４１を出力する光パルス伸張手段としての光機能回路２０と、パルス幅が広げられたチャープパルス４１をｎ波の多波長バースト光４２に分波する分波器７と、分波された多波長パルス光４２を合波して多波長パルス列４３を出力する合波器９とが設けられている。
【００５９】
光機能回路２０としては、ゼロ分散波長が１．３μｍ帯にある高分散媒質のシングルモードファイバを用いることができる。
【００６０】
分波器７および合波器９は、共に同じ特性を持つアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）によって構成される。
【００６１】
変調回路３は、制御回路１０と、強度変調器１１と、逓倍器１２とによって構成される。
【００６２】
（回路動作）
次に、本装置の回路動作の概略について説明する。
【００６３】
広帯域光源として、発振器による正弦波信号により駆動される繰り返しパルス光源を用いる。
【００６４】
この繰り返しパルス光源から出力された繰り返し周波数ｆ’のパルス光４は、光パルス幅にチャープを与える光機能回路２０に入力されることによって、パルス幅に渡って周波数が掃引された状態となり、伸張したチャープパルス４１が出力される。この光機能回路２０は、隣合うチャープパルス同士が重なり合わないように設計される。
【００６５】
この伸張したチャープパルス４１は、ｎ個の出力ポートがパルス光の繰り返し周波数ｆ’よりも大きな透過帯域を持つ分波器７に入力され、これにより、各ポートからそれぞれの透過帯域の中心に対応した周波数を持つ多波長パルス光４２が出力される。このとき、各多波長パルス光４２は、光機能回路２０により与えられた時間遅延分だけずれた状態で出力される。
【００６６】
さらに、多波長パルス光４２は、分波器７と同じ特性をもつ合波器９に入力されることによって、多波長パルス列４３が出力される。
【００６７】
ここで、光機能回路２０としては、分散値が大きく、高次分散が大きな高分散媒質のファイバを用いることによって、光パルス４に対してチャープ速度が一様でないものとすることができる。従って、出力される多波長パルス列４３は、それぞれが異なる時間幅を有する。
【００６８】
このように、時間幅がそれぞれ異なる多波長パルス列４３に対して、単一の変調器１１を用いて同じレートで信号を乗じることによって、異なる容量が付与された出力光４４を得る。
【００６９】
以下、本装置の回路動作を詳細に説明する。
【００７０】
広帯域光出力回路１において、能動型モードロックパルスレーザ６を用いた場合について説明する。
【００７１】
図８は、広帯域光出力回路１から出力される、繰り返し周波数ｆ’を有するガウス型の光パルス４のスペクトルを示す。なお、その他の特性は、第１の例と同じである。
【００７２】
この光パルス４において、前述した第１の例の繰り返し周波数ｆ（Ｈｚ）と比較して十分遅く、繰り返し周波数をｆ´（Ｈｚ）としたとき、ｆ≫ｆ´が成り立つものとする。このときのスペクトルは、ガウス型のエンベロープに従って、ｆ０を中心にしてｆ´（Ｈｚ）の間隔でモードが発振する。従って、約Δν／ｆ´本のモードが発振している。なお、ここでいうモードとは、パルス幅に渡る周波数分布をいう。
【００７３】
図９（ａ）は、そのように発振されたモードを有する光パルス４を、シングルモードファイバから構成される光機能回路２０を通過させる前後の時間分解分光像を示す。図９（ａ）中、時間分解分光像３０は通過前の状態、時間分解分光像４０は光機能回路２０の通過後のチャープを付与された状態である。
【００７４】
このように、時間分解分光像４０は、光機能回路２０内のファイバの分散効果によって線形チャープを受けて、各周波数成分は異なる速度でファイバ中を伝播し、パルス幅が広がる。
【００７５】
図９（ｂ）は、図９（ａ）の時間分解分光像に対応したパルス時間波形である。この場合、３１は、能動型モードロックレーザ６から出力された光パルスである。４１は、光パルス３１を光機能回路２０に通過させたときのチャープパルスの時間波形である。
【００７６】
図１０は、分波器７の透過特性を示す。この分波器７は、ポート数がｎ個でポートのチャネル間隔をρ（Ｈｚ）、各チャネルの透過帯域をΔρ（Ｈｚ）、ｆ´≪Δρとする特性を有するものとする。
【００７７】
図１１は、チャープパルス４１を用いて、多波長パルス列４３を発生する原理を示す説明図である。
【００７８】
このとき、分波器７の各ポートの透過幅内には、複数のモードが含まれる。この分波器７に、繰り返し周波数ｆ´（Ｈｚ）のチャープパルス４１を透過させることによって、各ポートから、チャープによる遅延時間だけずれた多波長パルス光４２が得られる。
【００７９】
そして、多波長パルス光４２を、分波器７と同じ特性をもつＡＷＧからなる合波器９に入力することによって、多波長パルス列４３がバースト光出力回路２から出力される。
【００８０】
（高分散媒質／非線形チャープ）
ここで、高分散媒質の光機能回路２０を用いて、非一様なチャープ速度をもつチャープパルス４１を作成する手法について説明する。
【００８１】
図１２（ａ）は、能動型モードロックレーザ６から出力される光パルス４の時間分解分光像を示す。図１２（ｂ）は、その時間分解分光像に対応した光パルス４の時間波形を示す。なお、Ｔは、光パルス４間の周期である。そして、このような特性をもつ光パルス４が、光機能回路２０内に入力される。
【００８２】
図１３（ａ）に示すように、光機能回路２０として、高次分散値が大きな分散媒質を利用した場合、この光機能回路２０を通過した光パルス４は、一様でないチャープ速度を持つ「チャープパルス５０」となる。このときの時間分解分光像をみると、高周波側でチャープ速度が大きく、低周波側でチャープ速度が小さいことがわかる。
【００８３】
この非一様なチャープ速度を持つチャープパルス４１を、分波器７に入力させることによって、各ポートから出力される多波長パルス光４２は、それぞれ異なるパルス幅を持つ。
【００８４】
図１３（ｂ）に示すように、パルス幅の異なる多波長パルス光４２を、合波器９であるＡＷＧに透過させることによって、それぞれが異なるパルス幅を持つ多波長パルス列４３が得られる。
【００８５】
図１４に示すように、多波長パルス列４３を変調器１１に入力させる。この場合、制御回路１０を用いて発振器５と変調器１１を同期させ、逓倍器１２による高調波信号で変調器１１を作動させておく。この変調器１１により、各多波長パルス列４３に対して同じレートで信号を乗じることによって、出力光４４の各波長チャネルにパルス幅に比例した容量を与えることができる。
【００８６】
（チャープパルスの計算例）
ここで、非線形なチャープ速度をもつチャープパルスの計算例について説明する。
【００８７】
光機能回路２０を、高次分散な光ファイバとして構成することによって、非一様なチャープ速度をもつチャープパルス５０が得られることを図１３において示した。
【００８８】
そこで、光ファイバの高次分散（分散スロープ）を大きくした場合の計算を行い、高次分散によるチャープ速度への非一様性について調べる。
【００８９】
１例として、下記のパラメータを与えたときの計算例について述べる。
【００９０】
【００９１】
図１５は、分散＋分散スロープによるチャープ波形５０（時間分解分光）を示す。
【００９２】
［第３の例］
次に、本発明の第３の実施の形態を、図１６〜図１８に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明は省略し、同一符号を付す。
【００９３】
図１６は、多波長光信号発生装置の構成例を示す。
【００９４】
本例では、広帯域光出力回路１には、発振器５から出力される正弦波信号により駆動される能動型半導体モードロックレーザ６が設けられている。
【００９５】
また、バースト光出力回路２には、発振器５と、パルス光の周波数成分に時間遅延を与えてパルス幅を広げる光機能回路２０と、ゲートスイッチ６０とが設けられている。
【００９６】
光機能回路２０として、ゼロ分散波長が１．３μｍ帯にあるシングルモードファイバからなる高分散媒質が用いられる。
【００９７】
ゲートスイッチ６０は、強度変調器から構成され、制御回路１０によって異なる時間間隔で駆動される。
【００９８】
また、ゲートスイッチ６０は、制御回路１０を用いることによって、パルス幅が広げられたチャープパルス４１に対して、各波長のパルス幅が異なる多波長パルス列４３を出力する。なお、その他の回路構成は、前述した第２の例と同様である。
【００９９】
以下、本装置の回路動作を詳細に説明する。
【０１００】
図１７に示すように、光機能回路２０から出力された各波長チャネル（ｃｈ１，ｃｈ２，…，ｃｈｎ）のチャープパルス４１に対して、単一のゲートスイッチ６０を異なる時間幅で作動させることによって、各波長のパルス幅が異なる多波長パルス列４３を出力する。
【０１０１】
図１８に示すように、このように出力された多波長パルス列４３に対して、単一の変調器１１を用いて、各波長チャネルに対して同じレートで信号を乗じることにより、所定の容量が割り当てられた多波長パルス列４４を得ることができる。
【０１０２】
（その他の例）
その他の構成例について説明する。
【０１０３】
パルス光源としては、能動型モードロックレーザに限定されるものではなく、受動型モードロックレーザを用いてもよい。
【０１０４】
分波器又は合波器の光フィルタとしては、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）に限定されるものではなく、ファイバグレーティングと光サーキュレータを単位構成とし、透過帯域が異なる単位構成をｎ段多段接続して構成してもよい。
【０１０５】
ゲートスイッチとしては、電界吸収型強度変調器を用いてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広帯域光出力回路から広帯域光を出力し、該広帯域光をバースト光出力回路に入力してｎ波の多波長バースト光に変換し、多波長バースト光に各波長チャネル毎に異なる時間幅を与えて多波長パルス列を作成し、変調回路においてその多波長パルス列に同じレートの信号を乗じて異なる容量が割り当てられた出力光を得るようにしたので、可変波長光源を利用した場合に見られていたガードタイムを設ける必要がなくなり、広帯域光を出力する単一の光源と単一の変調器とを利用するだけでよく、これにより、波長多重伝送システムにおいて光送出系の簡易化および低コスト化を図ることができると共に、光伝送を効率良く行うことができる。
【０１０７】
また、本発明によれば、バースト光出力回路を、広帯域光をｎ波の波長に分波する分波回路と、分波されたｎ波の各波長に対して時間幅を与えて順次バースト出力するゲートスイッチと、出力された異なる波長をもつバースト光を合波して多波長バースト列として出力する合波回路とによって構成したので、ゲートスイッチの駆動制御により多波長バースト光を安定して出力することができ、また、各ゲートスイッチのゲート時間を制御して合波することによって、多波長パルス列として出力する際、各波長チャネルに対して異なる時間幅を割り当てることができる。
【０１０８】
さらに、本発明によれば、広帯域光のスペクトルスライスによる多波長連続光をゲートスイッチを用いて切り替えることことによって、半導体可変波長光源を用いた場合に生じる緩和過程による波長揺らぎを避けるガードタイムを必要とせず、安定した多波長発生を行うことができる。
【０１０９】
また、本発明によれば、バースト光出力回路を、パルス光の周波数成分に時間遅延を与えてパルス幅を広げる光機能回路と、パルス幅が広げられた光パルスをｎ波の波長に分波する分波回路と、分波された各光パルスを合波して多波長パルス列として出力する合波回路とによって構成したので、パルス光源から出力した繰り返し周波数をもつ光パルスを、光機能回路に入力して非一様なチャープ速度をもつチャープパルスを作成し、このチャープパルスを分波器に入力することによって、パルス幅がそれぞれ異なる多波長バースト光に変換し、その後、合波器により多波長パルス列を作成して、単一の変調器により各多波長パルス列に対して各波長チャネルへ同じレートで信号を乗じることによって、異なる容量が付与された出力光を得ることができ、これにより、上記と同様に、高効率な光伝送と低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である、多波長光信号発生回路の概略構成を示すブロック図である。
【図２】繰り返し周波数ｆの光パルスのスペクトルを示す特性図である。
【図３】ＡＷＧの透過特性を示す特性図である。
【図４】（ａ）はゲートスイッチのゲート時間のタイミングチャートであり、（ｂ）は多波長連続光を示す説明図である。
【図５】多波長バースト列を示す説明図である。
【図６】単一変調器による各波長チャネルへの信号付与を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態である、多波長光信号発生回路の概略構成を示すブロック図である。
【図８】繰り返し周波数ｆ´の光パルスのスペクトルを示す特性図である。
【図９】チャープ付与によるパルスストレッチを示す説明図である。
【図１０】ＡＷＧの透過特性を示す特性図である。
【図１１】チャープパルスを用いた多波長パルス列の発生原理を示す説明図である。
【図１２】モードロックレーザの出力パルスを示す特性図である。
【図１３】非一様なチャープ速度を持つ繰り返しパルスによる多波長パルス列の発生原理を示す説明図である。
【図１４】単一変調器による容量の割り当てを示す説明図である。
【図１５】所定のパラメータに基づくチャープ波形を示す特性図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態である、多波長光信号発生回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１７】（ａ）はゲートスイッチのゲート時間のタイミングチャートであり、（ｂ）はチャープパルスの時間波形を示す説明図である。
【図１８】単一変調器による各波長チャネルへの信号付与を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 広帯域光出力回路
２ バースト光出力回路
３ 変調回路
４ パルス光
５ 発振器
６ モードロックレーザ
７ アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）
８ ゲートスイッチ
９ アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）
１０ 制御回路
１１ 変調器
１２ 逓倍器
１５ 多波長連続光
１６ 多波長バースト光
１７ 多波長バースト列
１８ 出力光
２０ 光機能回路
４１ チャープパルス
４２ 多波長パルス光
４３ 多波長パルス列
４４ 出力光
５０ チャープ形状
６０ ゲートスイッチ
Claims (3)
- 波長分割多重による多波長光信号を発生する装置であって、
繰り返し周波数ｆからなる光パルスを発生する広帯域光発生手段と、
各ポート間隔が前記繰り返し周波数ｆの倍数からなるｎ個の出力ポートを有し、該各出力ポートに前記繰り返し周波数ｆの光パルスを入力することにより、該ｎ個の出力ポートに対応したｎ波の光パルス（ただし、ｎは、２以上の整数）に分波する分波手段と、
前記分波されたｎ波の光パルスをゲートスイッチの各スイッチに入力させ、該各スイッチのゲート時間を所定の時間間隔だけ順次ずらして作動させることにより、ｎ波の多波長バーストを出力する制御手段と、
前記ゲートスイッチの各スイッチから所定の時間間隔だけ順次ずらして出力されたｎ波の光パルスを合波して、該ｎ波の光パルスは時間的に重ならない多波長バースト列として出力する合波手段と、
前記出力された多波長バースト列を変調器に入力して、変調された出力光を生成する出力手段と
を具えたことを特徴とする多波長光信号発生装置。 - 波長分割多重による多波長光信号を発生する装置であって、
繰り返し周波数ｆ’からなる光パルスを発生する広帯域光発生手段と、
前記光パルスに対して前記繰り返し周波数ｆ’内の低周波側から高周波側に渡って時間遅延を与えることにより、時間軸に対して周波数が異なるチャープパルスを生成する光パルス伸張手段と、
各ポート間隔が前記繰り返し周波数ｆ’の倍数からなるｎ個の出力ポートを有し、該各出力ポートに前記チャープパルスを入力することにより、該ｎ個の出力ポートに対応したｎ波の多波長パルス光（ただし、ｎは、２以上の整数）に分波する分波手段と、
前記分波され遅延出力されるｎ波の多波長パルス光を合波して、多波長パルス列として出力する合波手段と、
前記出力された多波長パルス列を変調器に入力して、変調された出力光を生成する出力手段と
を具えたことを特徴とする多波長光信号発生装置。 - 波長分割多重による多波長光信号を発生する装置であって、
繰り返し周波数ｆ’からなる光パルスを発生する広帯域光発生手段と、
前記光パルスに対して前記繰り返し周波数ｆ’内の低周波側から高周波側に渡って時間遅延を与えることにより、時間軸に対して周波数が異なるチャープパルスを生成する光パルス伸張手段と、
前記チャープパルスを単一のゲートスイッチに入力させ、該スイッチのゲート時間を所定の時間間隔だけ順次ずらして作動させることにより、多波長パルス列として出力する制御手段と、
前記出力された多波長パルス列を変調器に入力して、変調された出力光を生成する出力手段と
を具えたことを特徴とする多波長光信号発生装置。
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