JP4468877B2 - Multi-wavelength light source - Google Patents
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本発明は、多波長光源に関する。より詳細には、本発明は、波長多重システムにおいて複数の光キャリアを一括して発生することができる多波長光源に関する。 The present invention relates to a multi-wavelength light source. More specifically, the present invention relates to a multi-wavelength light source capable of generating a plurality of optical carriers in a wavelength multiplexing system.
波長多重システムにおいて複数の光キャリアを発生させる最も一般的な方法は、必要な波長の数のCW(continuous−wave)光源を用意することである。この場合、各光キャリア間の周波数間隔を一定に保つために、波長のモニタリングやCW光源の温度安定化を行う装置が必要になる。また、この方法では、各キャリア間の強度偏差を小さくするために、光キャリアごとにCW光源の駆動電流の調整が必要になる。 The most common method of generating a plurality of optical carriers in a wavelength division multiplexing system is to prepare CW (continuous-wave) light sources having the required number of wavelengths. In this case, in order to keep the frequency interval between the optical carriers constant, an apparatus for monitoring the wavelength and stabilizing the temperature of the CW light source is required. Further, in this method, it is necessary to adjust the drive current of the CW light source for each optical carrier in order to reduce the intensity deviation between the carriers.
これに対し、CW光に正弦波信号による強度変調と位相変調を施し、その結果得られる平坦な強度分布を有する変調側波帯を光キャリアとして利用する方法が検討されている(特許文献1および非特許文献1参照)。この方法では、各キャリア間の周波数間隔が変調周波数と等しい値に固定され、各キャリア間の強度偏差も数dB程度の範囲に収めることが可能となる。 On the other hand, a method has been studied in which intensity modulation and phase modulation by a sine wave signal is performed on CW light, and a modulation sideband having a flat intensity distribution obtained as a result is used as an optical carrier (Patent Document 1 and Non-patent document 1). In this method, the frequency interval between the carriers is fixed to a value equal to the modulation frequency, and the intensity deviation between the carriers can be within a range of about several dB.
図1に、このような多波長光源の構成例を示す。この多波長光源100では、CWレーザ光源110からのCW光が位相変調器120に入射され、そこで信号発生器140からの周波数fmの正弦波によって位相変調される。続いて、位相変調されたCW光は、マッハツェンダ型の強度変調器130において、信号発生器140からの周波数fmの正弦波によって、位相シフタ150を介して変調指数π/2で強度変調される。
FIG. 1 shows a configuration example of such a multi-wavelength light source. In the
図2は、図1の構成における強度変調器130の出力における光スペクトルの計算結果の一例を示している。この計算結果は、変調周波数を25GHz、位相変調の変調指数Δθを5.0πとした場合のものである。この図の縦軸は、元のCW光のパワーを0dBとして、各線スペクトルの相対的なパワーを示しており、横軸は、元のCW光の波長からの各光キャリアの周波数ずれを示している。この場合、図に見られるように、約±300GHzの範囲にわたって、各光キャリア間の強度偏差が±2dBの範囲に収まっていることが分かる。
FIG. 2 shows an example of the calculation result of the optical spectrum at the output of the
CW光に外部変調を施して多波長光を発生させる場合、変調器における光の損失が多波長光の信号対雑音比(SNR)の劣化につながる。そのため、変調器の損失はできるだけ小さいことが望ましい。 When CW light is externally modulated to generate multi-wavelength light, loss of light in the modulator leads to degradation of the signal-to-noise ratio (SNR) of the multi-wavelength light. Therefore, it is desirable that the loss of the modulator is as small as possible.
しかしながら、CW光に位相変調と強度変調を与える多波長光発生においては、強度変調器で光の強度を削ることになるので、本質的な光の損失は避けられない。また、マッハツェンダ型の強度変調器においては、DCドリフトによる出力光スペクトルの変化を抑制するためにフィードバック機構を設ける必要がある。このフィードバック機構において、強度変調器の出力光の一部を分岐してモニタする必要があるため、この分岐による光の損失が避けられない。 However, in the generation of multi-wavelength light that applies phase modulation and intensity modulation to CW light, the intensity of light is reduced by the intensity modulator, so that essential light loss is inevitable. Further, in the Mach-Zehnder type intensity modulator, it is necessary to provide a feedback mechanism in order to suppress a change in the output light spectrum due to DC drift. In this feedback mechanism, since it is necessary to branch and monitor a part of the output light of the intensity modulator, light loss due to this branching is inevitable.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、変調器での損失を小さくし、SNRの優れた多波長光源を実現することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to realize a multi-wavelength light source excellent in SNR by reducing loss in a modulator.
本発明はこのような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、連続発振レーザ光から多波長光を発生する多波長光源であって、前記連続発振レーザ光にチャープを付与する第1の位相変調手段と、前記チャープを受けた光に群速度分散を与える群速度分散付与手段と、前記群速度分散を受けた光にチャープを付与する第2の位相変調手段とを備え、前記第1および第2の位相変調手段は、同じ変調周波数で入射光を変調することを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention is a multi-wavelength light source that generates multi-wavelength light from continuous-wave laser light, and provides chirp to the continuous-wave laser light. A first phase modulation unit, a group velocity dispersion applying unit that applies group velocity dispersion to the light subjected to the chirp, and a second phase modulation unit that applies chirp to the light subjected to the group velocity dispersion , The first and second phase modulation means modulate incident light at the same modulation frequency .
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の多波長光源であって、前記第1の位相変調手段は、変調指数π/4で正弦波による位相変調を与えることによってチャープを付与し、前記群速度分散付与手段は、前記第1および第2の位相変調手段の変調周波数をfmとして、分散量が±1/(4πfm 2)の群速度分散を与えることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の多波長光源であって、前記群速度分散付与手段は、前記第1および第2の位相変調手段の変調周波数をfmとして、分散量が±1/(4πfm 2)の群速度分散を与え、前記第2の位相変調手段は、変調指数π/4で正弦波による位相変調を与えることによってチャープを付与することを特徴とする。 Further, the invention according to claim 3 is the multi-wavelength light source according to claim 1, wherein the group velocity dispersion providing means sets the modulation frequency of the first and second phase modulation means as f m , A group velocity dispersion having a dispersion amount of ± 1 / (4πf m 2 ) is given, and the second phase modulation means gives a chirp by giving a phase modulation by a sine wave with a modulation index of π / 4. To do.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の多波長光源であって、前記群速度分散付与手段は、光サーキュレータと光ファイバグレーティングを備えたことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の多波長光源であって、前記第1または第2の位相変調手段は、複数の位相変調器を備えたことを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、損失の大きい強度変調を用いることなく、CW光に外部変調を施し、多波長光を発生させることが可能となる。これにより、信号対雑音比(SNR)の優れた多波長光源装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to generate multi-wavelength light by performing external modulation on CW light without using lossy intensity modulation. Thereby, a multiwavelength light source device having an excellent signal-to-noise ratio (SNR) can be realized.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図3に、本発明の第1の実施例による多波長光源の構成の一例を示す。図に示すように、多波長光源300は、連続発振光(CW光)を発生させるCWレーザ光源310と、位相変調を施す位相変調器322、324および326と、変調信号を発生する信号発生器340と、変調信号の位相を調整する位相シフタ352および354と、群速度分散を与える群速度分散媒質360とを備えている。
FIG. 3 shows an example of the configuration of the multi-wavelength light source according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, a
本構成において、CWレーザ光源310から発生されるCW光は、位相変調器322に入射され、そこで信号発生器340からの変調周波数fm[Hz]の正弦波によって変調指数π/4で位相変調され、チャープが付与される。チャープを受けたCW光は、群速度分散媒質360を通過することによって、群速度分散B(=±1/(4πfm 2))[秒2]が与えられる。群速度分散媒質としては、群速度分散が大きい光ファイバが一般によく用いられるが、チャープファイバグレーティングと光サーキュレータを組み合わせたものを使用することによって、温度変化による伝搬遅延の影響を小さくすることができる。
In this configuration, the CW light generated from the CW
群速度分散を受けたCW光は、位相変調器324において、信号発生器340からの周波数fmの正弦波によって、位相シフタ352を介して変調指数Δθ1で位相変調される。さらに、位相変調を受けたCW光は、位相変調器326において、信号発生器340からの周波数fmの正弦波によって、位相シフタ354を介して変調指数Δθ2で位相変調される。
CW light received group velocity dispersion in the
図4に、図3の構成における各位相変調器の出力での光スペクトルの計算結果の一例を示す。図4(a)は位相変調器322の出力、図4(b)は位相変調器324の出力、図4(c)は位相変調器326の出力における光スペクトルをそれぞれ示している。この計算結果は、変調周波数fm=25GHz、変調指数Δθ1=Δθ2=2.5πとした場合のものである。このように群速度分散媒質の後段で位相変調指数を増大させることによって、図4(b)および(c)に見られるように、光スペクトルの波形が平坦なままで周波数が拡がっていることが分かる。
FIG. 4 shows an example of the calculation result of the optical spectrum at the output of each phase modulator in the configuration of FIG. 4A shows the output of the
図4(c)の光スペクトル波形は、図2の場合と同様、約±300GHzの範囲にわたって、各光キャリア間の強度偏差が±2dBの範囲に収まっている。しかし、図4(c)では、光スペクトル波形の平坦な部分の光強度は、図2の場合と比べ、約3dBほど大きくなっている。本実施例の構成では、図1の構成と異なり、強度変調器が含まれていないため、変調器での損失が小さく、結果として得られる信号対雑音比の劣化を小さくすることができる。 In the optical spectrum waveform of FIG. 4C, the intensity deviation between the optical carriers is within the range of ± 2 dB over the range of about ± 300 GHz as in the case of FIG. However, in FIG. 4C, the light intensity of the flat portion of the optical spectrum waveform is increased by about 3 dB compared to the case of FIG. Unlike the configuration of FIG. 1, the configuration of this embodiment does not include an intensity modulator, so that the loss in the modulator is small, and the resulting degradation of the signal-to-noise ratio can be reduced.
なお、図4では、Δθ1=Δθ2の場合の計算結果について示したが、Δθ1≠Δθ2の場合であっても、Δθ1+Δθ2が一定であれば、得られる光スペクトルの波形は変わらない。また、群速度分散媒質360の後段の位相変調器を継ぎ足し、位相変調指数をさらに増大させることによって、光スペクトルの波形が平坦な周波数範囲をさらに拡げることができる。ここで、群速度分散媒質360の後段の位相変調器を1段のみとし、この位相変調器で変調指数5.0πの位相変調を与えた場合でも、図4(c)と同様の光スペクトル波形が得られる。しかし、実際の装置においては、変調器の駆動用RFアンプの出力の上限などにより、1段の位相変調器で実現できる変調指数には上限がある。そのため、大きな位相変調指数を実現するためには、図3に示すように、群速度分散媒質の後段に複数の位相変調器を多段接続することが好ましい。
Note that FIG. 4 shows the calculation result when Δθ 1 = Δθ 2 , but even if Δθ 1 ≠ Δθ 2 , the waveform of the obtained optical spectrum is as long as Δθ 1 + Δθ 2 is constant. does not change. Further, by adding a phase modulator downstream of the group
図5に、図3の構成における各位相変調器の出力での光スペクトルの実験結果の一例を示す。図5(a)は位相変調器322の出力、図5(b)は位相変調器324の出力、図5(c)は位相変調器326の出力における光スペクトルをそれぞれ示している。この実験結果は、変調周波数fm=25GHzとし、変調指数Δθ1=1.9π、Δθ2=0.7πとした場合のものである。また、群速度分散媒質360は、長さ5.0kmの通常の分散光ファイバを用いた。実験結果の場合でも、群速度分散媒質の後段の各位相変調器によって、図5(b)および(c)に見られるように、光スペクトルの波形が平坦なままで周波数が拡がっていることが分かる。より具体的には、図5(c)の光スペクトル波形では、中心付近の17本の線スペクトルの各キャリア間の強度偏差が±2dBの範囲に収まっている。
FIG. 5 shows an example of an experimental result of an optical spectrum at the output of each phase modulator in the configuration of FIG. 5A shows the output of the
なお、本実施例においては、群速度分散媒質の前段の位相変調器322の変調指数をπ/4、群速度分散媒質360の分散量を±1/(4πfm 2)としたが、これらの値を調整することで光スペクトルの平坦な周波数範囲をさらに拡大できる可能性もある。
In this embodiment, the modulation index of the
図6に、本発明の第2の実施例による多波長光源の構成の一例を示す。図に示すように、多波長光源600は、連続発振光(CW光)を発生させるCWレーザ光源610と、位相変調を施す位相変調器622、624および626と、変調信号を発生する信号発生器640と、変調信号の位相を調整する位相シフタ652および654と、群速度分散を与える群速度分散媒質660とを備えている。
FIG. 6 shows an example of the configuration of a multi-wavelength light source according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, a multi-wavelength
本構成では、実施例1に比して、最初にCW光に大きな位相変調を施し、その後に群速度分散量を与え、最後にπ/4の変調指数で位相変調を与えている。具体的には、CWレーザ光源610から発生されるCW光が位相変調器622に入射され、そこで信号発生器640からの変調周波数fm[Hz]の正弦波によって、変調指数Δθ1で位相変調される。さらに、この位相変調を受けたCW光は、位相変調器624において、信号発生器640からの周波数fmの正弦波によって、位相シフタ652を介して変調指数Δθ2で位相変調される。
In this configuration, as compared with the first embodiment, the CW light is first subjected to large phase modulation, then the group velocity dispersion is given, and finally the phase modulation is given with a modulation index of π / 4. Specifically, CW light generated from the CW
次に、位相変調を受けたCW光は、群速度分散媒質660を通過することによって、群速度分散(=±1/(4πfm 2))[秒2]が与えられる。群速度分散媒質としては、実施例1と同様のものを使用することができる。群速度分散を受けたCW光は、位相変調器626において、信号発生器640からの変調周波数fm[Hz]の正弦波によって、位相シフタ654を介して変調指数π/4で位相変調される。
Next, the phase-modulated CW light passes through the group
図7に、図6の構成における各位相変調器の出力での光スペクトルの計算結果の一例を示す。図7(a)は位相変調器622の出力、図7(b)は位相変調器624の出力、図7(c)は位相変調器626の出力における光スペクトルをそれぞれ示している。この計算結果は、変調周波数fm=25GHz、変調指数Δθ1=Δθ2=2.5πとした場合のものである。このように群速度分散媒質の前段で位相変調指数を増大させると、図7(a)および(b)に見られるように、強度偏差の大きい光スペクトル波形が得られている。しかしながら、この位相変調光は、群速度媒質を通過し、さらにπ/4の変調指数を与えられることによって、図7(c)に見られるように、広い周波数範囲にわたって平坦な光スペクトル波形が得られている。また、群速度分散媒質660の前段の位相変調器を継ぎ足し、位相変調指数をさらに増大させることで、光スペクトルの波形が平坦な周波数範囲をさらに拡げることができる。
FIG. 7 shows an example of the calculation result of the optical spectrum at the output of each phase modulator in the configuration of FIG. 7A shows the output of the
以上、本発明について、具体的にいくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施例は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施例は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。 Although the present invention has been specifically described based on several embodiments, the embodiments described herein are merely illustrative in view of many possible forms to which the principles of the present invention can be applied. However, it does not limit the scope of the present invention. The embodiments illustrated herein can be modified in configuration and details without departing from the spirit of the present invention. Further, the illustrative components and procedures may be changed, supplemented, or changed in order without departing from the spirit of the invention.
100 多波長光源
110 CWレーザ光源
120 位相変調器
130 強度変調器
140 信号発生器
150 位相シフタ
300 多波長光源
310 CWレーザ光源
322,324,326 位相変調器
340 信号発生器
352,354 位相シフタ
360 群速度分散媒質
600 多波長光源
610 CWレーザ光源
622,624,626 位相変調器
640 信号発生器
652,654 位相シフタ
660 群速度分散媒質
100 multi-wavelength
Claims (5)
前記連続発振レーザ光にチャープを付与する第1の位相変調手段と、
前記チャープを受けた光に群速度分散を与える群速度分散付与手段と、
前記群速度分散を受けた光にチャープを付与する第2の位相変調手段と
を備え、前記第1および第2の位相変調手段は、同じ変調周波数で入射光を変調することを特徴とする多波長光源。 A multi-wavelength light source that generates multi-wavelength light from continuous wave laser light,
First phase modulation means for imparting chirp to the continuous wave laser beam;
Group velocity dispersion imparting means for imparting group velocity dispersion to the chirped light;
Second phase modulation means for imparting chirp to the light subjected to the group velocity dispersion , wherein the first and second phase modulation means modulate incident light at the same modulation frequency. Wavelength light source.
前記第1の位相変調手段は、変調指数π/4で正弦波による位相変調を与えることによってチャープを付与し、前記群速度分散付与手段は、前記第1および第2の位相変調手段の変調周波数をfmとして、分散量が±1/(4πfm 2)の群速度分散を与えることを特徴とする多波長光源。 The multi-wavelength light source according to claim 1,
The first phase modulation means applies chirp by applying phase modulation by a sine wave with a modulation index of π / 4, and the group velocity dispersion applying means is a modulation frequency of the first and second phase modulation means. as the f m, multi-wavelength light source, wherein the amount of dispersion gives group velocity dispersion of ± 1 / (4πf m 2) .
前記群速度分散付与手段は、前記第1および第2の位相変調手段の変調周波数をfmとして、分散量が±1/(4πfm 2)の群速度分散を与え、前記第2の位相変調手段は、変調指数π/4で正弦波による位相変調を与えることによってチャープを付与することを特徴とする多波長光源。 The multi-wavelength light source according to claim 1,
The group velocity dispersion providing unit, wherein the modulation frequency of the first and second phase modulation means as f m, gives group-velocity dispersion of the dispersion amount ± 1 / (4πf m 2) , the second phase modulation The means provides a chirp by applying phase modulation by a sinusoidal wave with a modulation index of π / 4.
前記群速度分散付与手段は、光サーキュレータと光ファイバグレーティングを備えたことを特徴とする多波長光源。 The multi-wavelength light source according to any one of claims 1 to 3,
The group velocity dispersion imparting means comprises an optical circulator and an optical fiber grating.
前記第1または第2の位相変調手段は、複数の位相変調器を備えたことを特徴とする多波長光源。 The multi-wavelength light source according to any one of claims 1 to 4,
The first or second phase modulation means comprises a plurality of phase modulators.
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