JP5030205B2 - Wavelength stabilization apparatus and wavelength stabilization method - Google Patents

Wavelength stabilization apparatus and wavelength stabilization method Download PDF

Info

Publication number
JP5030205B2
JP5030205B2 JP2006322378A JP2006322378A JP5030205B2 JP 5030205 B2 JP5030205 B2 JP 5030205B2 JP 2006322378 A JP2006322378 A JP 2006322378A JP 2006322378 A JP2006322378 A JP 2006322378A JP 5030205 B2 JP5030205 B2 JP 5030205B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
signal
optical
transmission
optical signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006322378A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007181194A (en
Inventor
正満 藤原
裕生 鈴木
岩月  勝美
直人 吉本
直樹 大庭
拓也 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2006322378A priority Critical patent/JP5030205B2/en
Publication of JP2007181194A publication Critical patent/JP2007181194A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5030205B2 publication Critical patent/JP5030205B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

本発明は、光通信において光信号の波長を安定化させる技術に関し、特に、波長多重通信において光信号の波長を安定化させる技術に関する。   The present invention relates to a technique for stabilizing the wavelength of an optical signal in optical communication, and particularly to a technique for stabilizing the wavelength of an optical signal in wavelength division multiplexing communication.

近年、インターネットをはじめとするデータ通信トラフィックの増大により、大容量の光通信システムの構築が進んでいる。そのような中、波長多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)技術が盛んに導入されている。この技術は、ネットワークの大容量化だけでなく、波長ごとに異なるサービスやユーザを割り当てることができるのでネットワークの柔軟な構築にも寄与し得る。通信容量は、利用できる波長数に依存し、波長数は使用する波長合分波器などの光デバイスの帯域によって制限される。したがって、通信容量を増大するためには、波長間隔の高密度化が必要となる。そのため、信号光の波長を安定化させる技術が必要とされ、例えば特許文献1や特許文献2に見られる技術が提案されている。   In recent years, construction of a large-capacity optical communication system is progressing due to an increase in data communication traffic including the Internet. Under such circumstances, wavelength division multiplexing (WDM) technology has been actively introduced. This technology can contribute not only to an increase in the capacity of the network but also to the flexible construction of the network because different services and users can be assigned for each wavelength. The communication capacity depends on the number of wavelengths that can be used, and the number of wavelengths is limited by the band of an optical device such as a wavelength multiplexer / demultiplexer to be used. Therefore, in order to increase the communication capacity, it is necessary to increase the density of wavelength intervals. Therefore, a technique for stabilizing the wavelength of the signal light is required. For example, techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed.

また、波長透過特性を所定の周波数でディザリングしたマッハツェンダ干渉計回路(MZI回路)とアレイ導波路回折格子(AWG)を接続した波長透過手段を用いた波長安定化装置について、特許文献3および4に開示されている。   Patent Documents 3 and 4 disclose wavelength stabilization devices using wavelength transmission means in which a Mach-Zehnder interferometer circuit (MZI circuit) that dithers wavelength transmission characteristics at a predetermined frequency and an arrayed waveguide diffraction grating (AWG). Is disclosed.

特開平11−31859号公報JP 11-31859 A 特開2003−258373号公報JP 2003-258373 A 特開平8−51411号公報JP-A-8-51411 特開平9−261181号公報JP-A-9-261181

特許文献1では、信号光の波長を安定化させるために、光源ごとに波長ロッカを取り付けている。しかしながら、波長ロッカは、光フィルタをはじめとする高価な光部品を多く必要とするため、送信部のコストが大幅に上昇するという問題があった。そのため、特許文献2では波長ロッカを用いない波長安定化手法が提案されている。   In patent document 1, in order to stabilize the wavelength of signal light, the wavelength locker is attached for every light source. However, since the wavelength locker requires many expensive optical components such as an optical filter, there has been a problem that the cost of the transmitter is significantly increased. Therefore, Patent Document 2 proposes a wavelength stabilization method that does not use a wavelength locker.

しかしながら、特許文献2に見られる技術では、波長を安定化させるための制御信号とデータ信号成分がスペクトル上で重なり、そのために制御信号の信号対雑音比(SNR)が劣化するという問題があった。また、特許文献2のパイロット信号を用いる手法によれば、光送信器および光受信器の構成が複雑になり、コスト上昇を招くという問題があった。また、特許文献2の構成では、光送信器側において強度変調器の使用が必須となり、半導体レーザをデータ信号で直接変調する光送信器には適用できないという問題があった。   However, the technique found in Patent Document 2 has a problem in that the control signal for stabilizing the wavelength and the data signal component overlap on the spectrum, and therefore the signal-to-noise ratio (SNR) of the control signal deteriorates. . Further, according to the technique using the pilot signal of Patent Document 2, the configuration of the optical transmitter and the optical receiver is complicated, and there is a problem that the cost is increased. Further, in the configuration of Patent Document 2, it is essential to use an intensity modulator on the optical transmitter side, and there is a problem that it cannot be applied to an optical transmitter that directly modulates a semiconductor laser with a data signal.

また、特許文献3および4には、MZI回路の1つの出力ポートに1つのAWGを接続した構成が提案されている。MZI回路の1つの出力ポートへの透過特性では、−3dB透過帯域幅が波長多重信号のチャネル間隔の半分を超えることができない。よって、この構成は透過帯域が狭いために、波長を制御する信号の生成に使用できても、波長多重された信号光の光分波器としては使用できない。   Patent Documents 3 and 4 propose a configuration in which one AWG is connected to one output port of the MZI circuit. With the transmission characteristic to one output port of the MZI circuit, the -3 dB transmission bandwidth cannot exceed half of the channel interval of the wavelength multiplexed signal. Therefore, since this configuration has a narrow transmission band, even if it can be used to generate a signal for controlling the wavelength, it cannot be used as an optical demultiplexer for wavelength-multiplexed signal light.

また、特許文献4には、MZI回路の2つの出力ポートそれぞれに2つのAWGを接続した構成が提案されている。この構成では、2つのAWGの出力の比較で波長偏差検出を行うために、信号波長とMZI回路およびAWGの透過中心波長は離れている。よって、この構成は、波長多重された信号光の光分波器としては使用できない。   Patent Document 4 proposes a configuration in which two AWGs are connected to each of two output ports of an MZI circuit. In this configuration, since the wavelength deviation is detected by comparing the outputs of the two AWGs, the signal wavelength is separated from the transmission center wavelength of the MZI circuit and the AWG. Therefore, this configuration cannot be used as an optical demultiplexer for wavelength-multiplexed signal light.

以上より、特許文献3および4においては、光カプラを用いて、波長偏差検出のための信号光とデータを伝送する信号光とを予め分ける構成が必要である。このため、複雑で構成部品が多いという問題があった。   As described above, Patent Documents 3 and 4 require a configuration in which signal light for wavelength deviation detection and signal light for transmitting data are separated in advance using an optical coupler. For this reason, there was a problem that it was complicated and had many components.

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、簡易な構成で波長を安定化させることのできる波長安定化装置および波長安定化方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a wavelength stabilization device and a wavelength stabilization method capable of stabilizing the wavelength with a simple configuration. .

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、送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させる波長透過手段と、前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするディザリング手段と、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段により変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するフィルタ手段と、前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する信号を生成して、前記送信側にフィードバックする信号生成手段とを備え、前記信号生成手段は、前記光信号が伝搬した光ファイバ伝送路に許容されるロスバジェットのペナルティが最適になるように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a wavelength transmission means for transmitting an optical signal from the transmission side with a predetermined wavelength transmission characteristic on the reception side, Dithering means for dithering the wavelength transmission characteristic at a predetermined frequency, photoelectric conversion means for converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electrical signal, and conversion by the photoelectric conversion means Filter means for extracting the signal of the predetermined frequency from the electrical signal, and generating a signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmission side from the phase component and amplitude component of the extracted signal, and feeding back to the transmission side and a signal generating means for said signal generating means, as described above penalty loss budget for the optical signal is allowed to the optical fiber transmission path propagated is optimal light And generating a signal for controlling the wavelength of No..

また、請求項に記載の発明は、送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させる波長透過手段と、前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするディザリング手段と、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段により変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するフィルタ手段と、前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する信号を生成して、前記送信側にフィードバックする信号生成手段とを備え、
前記波長透過手段は、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させるアレイ導波路回折格子であり、前記ディザリング手段は、前記アレイ導波路回折格子の波長透過特性を所定の周波数でディザリングし、前記光電気変換手段は、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した複数の波長の光信号をそれぞれ複数の電気信号に変換し、前記フィルタ手段および前記信号生成手段は、切替器を介して前記複数の電気信号に対して共通化するよう構成されたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a wavelength transmission means for transmitting an optical signal from the transmission side with a predetermined wavelength transmission characteristic on the reception side, and a dither for dithering the wavelength transmission characteristic of the reception side with a predetermined frequency. A ring means, a photoelectric conversion means for converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electrical signal, and a signal having the predetermined frequency is extracted from the electrical signal converted by the photoelectric conversion means. Filter means; and a signal generation means for generating a signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmission side from the phase component and amplitude component of the extracted signal, and feeding back to the transmission side,
The wavelength transmitting means is an arrayed waveguide diffraction grating that transmits an optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed with a predetermined wavelength transmission characteristic according to the wavelength, and the dithering means is configured to transmit the optical signal of the arrayed waveguide diffraction grating. Dithering wavelength transmission characteristics at a predetermined frequency, the photoelectric conversion means converts optical signals of a plurality of wavelengths that have passed through the dithered wavelength transmission characteristics into a plurality of electrical signals, respectively, the filter means and The signal generating means is configured to share the plurality of electric signals via a switch.

また、請求項に記載の発明は、送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させる波長透過手段と、前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするディザリング手段と、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段により変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するフィルタ手段と、前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する信号を生成して、前記送信側にフィードバックする信号生成手段とを備え、前記波長透過手段は、第1の出力及び第2の出力を備えるマッハツェンダ干渉計回路と、前記第1の出力に接続された第1のアレイ導波路回折格子と、前記第2の出力に接続された第2のアレイ導波路回折格子とを有し、前記マッハツェンダ干渉計回路は、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて奇数番目の波長グループと偶数番目の波長グループとに分け、前記奇数番目の波長グループの光信号を前記第1の出力を介して出力し、前記偶数番目の波長グループの光信号を前記第2の出力を介して出力して、それぞれ第1の波長透過特性で透過させ、前記第1のアレイ導波路回折格子は、当該透過された前記奇数番目の波長グループの光信号を第2の波長透過特性で透過させ、前記第2のアレイ導波路回折格子は、当該透過された前記偶数番目の波長グループの光信号を第3の波長透過特性で透過させ、前記ディザリング手段は、前記マッハツェンダ干渉計回路の前記第1の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするように構成されたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a wavelength transmission means for transmitting an optical signal from the transmission side with a predetermined wavelength transmission characteristic on the reception side, and a dither for dithering the wavelength transmission characteristic of the reception side with a predetermined frequency. A ring means, a photoelectric conversion means for converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electrical signal, and a signal having the predetermined frequency is extracted from the electrical signal converted by the photoelectric conversion means. A filter means; and a signal generation means for generating a signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmission side from the phase component and the amplitude component of the extracted signal and feeding back to the transmission side, and the wavelength transmission means A Mach-Zehnder interferometer circuit having a first output and a second output; a first arrayed waveguide grating connected to the first output; and a second output connected to the first output. And the Mach-Zehnder interferometer circuit converts an optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed into an odd-numbered wavelength group and an even-numbered wavelength group according to the wavelength. The odd-numbered wavelength group optical signals are output via the first output, and the even-numbered wavelength group optical signals are output via the second output, respectively. The first arrayed waveguide diffraction grating transmits the optical signal of the transmitted odd-numbered wavelength group with a second wavelength transmission characteristic, and transmits the second arrayed waveguide diffraction grating. Transmits the transmitted optical signal of the even-numbered wavelength group with a third wavelength transmission characteristic, and the dithering means sets the first wavelength transmission characteristic of the Mach-Zehnder interferometer circuit to a predetermined frequency. Characterized in that it is configured to dither.

また、請求項に記載の発明は、送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させる波長透過手段と、前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするディザリング手段と、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、前記光電気変換手段により変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するフィルタ手段と、前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する信号を生成して、前記送信側にフィードバックする信号生成手段とを備え、前記波長透過手段は、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させるアレイ導波路回折格子であり、前記ディザリング手段は、前記アレイ導波路回折格子の波長透過特性をアレイ導波路表面に形成された導電性薄膜ヒーターにより所定の周波数でディザリングするように構成されたことを特徴とする。また、請求項に記載の発明は、請求項1ないしのいずれかに記載の波長安定化装置において、前記信号生成手段は、前記光信号の波長が前記所定の波長透過特性の中心波長に一致するように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a wavelength transmission means for transmitting an optical signal from the transmission side with a predetermined wavelength transmission characteristic on the reception side, and a dither for dithering the wavelength transmission characteristic of the reception side with a predetermined frequency. A ring means, a photoelectric conversion means for converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electrical signal, and a signal having the predetermined frequency is extracted from the electrical signal converted by the photoelectric conversion means. A filter means; and a signal generation means for generating a signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmission side from the phase component and the amplitude component of the extracted signal and feeding back to the transmission side, and the wavelength transmission means Is an arrayed waveguide grating that transmits an optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed with a predetermined wavelength transmission characteristic according to the wavelength, and the dithering means includes the array dithering means. The waveguide grating conductive thin film heater of the wavelength transmission characteristic is formed in the arrayed waveguide surface, characterized in that it is configured to dither at a predetermined frequency. Further, the invention according to claim 5 is the wavelength stabilization device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the signal generation means sets the wavelength of the optical signal to a center wavelength of the predetermined wavelength transmission characteristic. A signal for controlling the wavelength of the optical signal so as to match is generated.

また、請求項に記載の発明は、送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させるステップと、前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするステップと、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換するステップと、前記変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するステップと、前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する信号を生成して、前記送信側にフィードバックするステップとを備え、前記生成するステップは、前記光信号が伝搬した光ファイバ伝送路に許容されるロスバジェットのペナルティが最適になるように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is a step of transmitting an optical signal from the transmission side with a predetermined wavelength transmission characteristic on the reception side, a step of dithering the wavelength transmission characteristic of the reception side with a predetermined frequency, Converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electric signal; extracting a signal of the predetermined frequency from the converted electric signal; and a phase component of the extracted signal; Generating a signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmitting side from the amplitude component, and feeding back to the transmitting side, and the generating step is allowed for an optical fiber transmission path through which the optical signal has propagated. Generating a signal for controlling the wavelength of the optical signal so as to optimize the penalty of the loss budget.

また、請求項に記載の発明は、送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させるステップと、前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするステップと、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換するステップと、
前記変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するステップと、前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する信号を生成して、前記送信側にフィードバックするステップとを備え、前記透過させるステップは、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させ、前記ディザリングするステップは、前記波長透過特性を所定の周波数でディザリングし、前記変換するステップは、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した複数の波長の光信号をそれぞれ複数の電気信号に変換し、前記複数の電気信号を切り替えて、
前記抽出するステップおよび前記生成するステップを実行することを特徴とする。
The invention according to claim 7 is a step of transmitting an optical signal from the transmission side with a predetermined wavelength transmission characteristic on the reception side, a step of dithering the wavelength transmission characteristic of the reception side with a predetermined frequency, Converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electrical signal;
Extracting the signal of the predetermined frequency from the converted electrical signal; generating a signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmission side from the phase component and the amplitude component of the extracted signal; And the step of transmitting transmits an optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed with a predetermined wavelength transmission characteristic according to the wavelength, and the dithering includes the wavelength transmission characteristic Dithering at a predetermined frequency and converting the optical signal having a plurality of wavelengths transmitted through the dithered wavelength transmission characteristics into a plurality of electrical signals, and switching the plurality of electrical signals. ,
The extracting step and the generating step are executed.

また、請求項に記載の発明は、送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させるステップと、前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするステップと、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換するステップと、
前記変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するステップと、前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する信号を生成して、前記送信側にフィードバックするステップとを備え、前記透過させるステップは、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて奇数番目の波長グループと偶数番目の波長グループとに分けて、各波長グループの光信号を第1の波長透過特性で透過させるステップと、当該透過された奇数番目の波長グループの光信号をさらに波長ごとに分波してそれぞれ第2の波長透過特性で透過させるステップと、当該透過された偶数番目の波長グループの光信号をさらに波長ごとに分波してそれぞれ第3の波長透過特性で透過させるステップとを含み、前記ディザリングするステップは、前記第1の波長透過特性をディザリングすることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is a step of transmitting an optical signal from the transmission side with a predetermined wavelength transmission characteristic on the reception side, a step of dithering the wavelength transmission characteristic of the reception side with a predetermined frequency, Converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electrical signal;
Extracting the signal of the predetermined frequency from the converted electrical signal; generating a signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmission side from the phase component and the amplitude component of the extracted signal; And the step of transmitting the optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed is divided into an odd-numbered wavelength group and an even-numbered wavelength group according to the wavelength. Transmitting the optical signal with a first wavelength transmission characteristic; demultiplexing the transmitted optical signal of the odd-numbered wavelength group for each wavelength and transmitting the optical signal with a second wavelength transmission characteristic; Further comprising the step of demultiplexing the transmitted optical signals of the even-numbered wavelength groups for each wavelength and transmitting them with a third wavelength transmission characteristic, respectively. That step is characterized by dithering the first wavelength transmission characteristics.

また、請求項に記載の発明は、送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させるステップと、前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするステップと、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換するステップと、
前記変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するステップと、前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する信号を生成して、前記送信側にフィードバックするステップとを備え、前記透過させるステップは、アレイ導波路回折格子により複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させ、前記ディザリングするステップは、前記アレイ導波路回折格子の波長透過特性をアレイ導波路に形成された導電性薄膜ヒーターにより所定の周波数でディザリングすることを特徴とする。また、請求項10に記載の発明は、請求項ないしのいずれかに記載の波長安定化方法において、前記生成するステップは、前記光信号の波長が前記所定の波長透過特性の中心波長に一致するように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする。
The invention according to claim 9 is a step of transmitting an optical signal from the transmission side with a predetermined wavelength transmission characteristic on the reception side, a step of dithering the wavelength transmission characteristic of the reception side with a predetermined frequency, Converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electrical signal;
Extracting the signal of the predetermined frequency from the converted electrical signal; generating a signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmission side from the phase component and the amplitude component of the extracted signal; And transmitting the optical signal having a plurality of wavelengths multiplexed by an arrayed waveguide diffraction grating with a predetermined wavelength transmission characteristic according to the wavelength, and dithering the optical signal. Is characterized in that the wavelength transmission characteristic of the arrayed waveguide diffraction grating is dithered at a predetermined frequency by a conductive thin film heater formed in the arrayed waveguide. Further, the invention according to claim 10 is the wavelength stabilization method according to any one of claims 6 to 9 , wherein in the generating step, the wavelength of the optical signal is set to a center wavelength of the predetermined wavelength transmission characteristic. A signal for controlling the wavelength of the optical signal so as to match is generated.

以下、最初に本願発明の比較例について説明し、続いて本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, a comparative example of the present invention will be described first, and then an embodiment of the present invention will be described.

(比較例)
図1に、本発明の比較例として波長ロッカを用いないで信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムを示す(特許文献2参照)。この通信システムは、波長の異なる光信号を出力する複数の光送信器10−1〜Nと、これら波長の異なる光信号を多重して光ファイバに送出する波長合波器20と、波長多重された光信号が伝搬する光ファイバ30と、光ファイバからの光信号を波長に応じて分波する波長分波器40と、分波されたそれぞれの光信号を受信する複数の光受信器50−1〜Nとから構成されている。光送信器10−1〜Nは、それぞれ同様の構成および機能を有し、互いに異なる波長の光信号を出力する。また、光受信器50−1〜Nもそれぞれ同様の構成および機能を有し、対応する光送信器の波長の光信号を受信する。
(Comparative example)
FIG. 1 shows a wavelength multiplexing communication system that stabilizes the wavelength of signal light without using a wavelength locker as a comparative example of the present invention (see Patent Document 2). This communication system is wavelength-multiplexed with a plurality of optical transmitters 10-1 to 10 -N that output optical signals having different wavelengths, a wavelength multiplexer 20 that multiplexes these optical signals having different wavelengths and transmits them to an optical fiber. An optical fiber 30 through which the optical signal propagates, a wavelength demultiplexer 40 that demultiplexes the optical signal from the optical fiber according to the wavelength, and a plurality of optical receivers 50 that receive the demultiplexed optical signals. 1 to N. Each of the optical transmitters 10-1 to 10-N has the same configuration and function, and outputs optical signals having different wavelengths. Each of the optical receivers 50-1 to 50-N has the same configuration and function, and receives an optical signal having a wavelength of the corresponding optical transmitter.

先ず、図1の光送信器10の各部の構成および動作について説明する。半導体レーザ11は、波長制御器12によって設定された所定の波長の連続光を出力する。波長制御器12は、対応する光受信器50からの制御信号に応じて、波長設定信号を半導体レーザ11に出力し、半導体レーザから出力される連続光の波長を制御する。半導体レーザとしては、分布帰還型レーザ(DFB−LD:Distributed Feedback Laser−Diode)や分布ブラッグ反射型レーザ(DBR−LD:Distributed Bragg Reflector Laser−Diode)を用いることができる。DFB−LDおよびDBR−LDの出力波長は、それぞれ温度および注入電流により設定されるので、波長設定信号はそれぞれに適合した信号とすることができる。   First, the configuration and operation of each part of the optical transmitter 10 in FIG. 1 will be described. The semiconductor laser 11 outputs continuous light having a predetermined wavelength set by the wavelength controller 12. The wavelength controller 12 outputs a wavelength setting signal to the semiconductor laser 11 according to a control signal from the corresponding optical receiver 50, and controls the wavelength of continuous light output from the semiconductor laser. As the semiconductor laser, a distributed feedback laser (DFB-LD: Distributed Feedback Laser-Diode) or a distributed Bragg reflection laser (DBR-LD: Distributed Bragg Reflector Laser-Diode) can be used. Since the output wavelengths of the DFB-LD and DBR-LD are set by temperature and injection current, respectively, the wavelength setting signal can be a signal suitable for each.

正弦波信号源14は、周波数fの正弦波信号を出力する。電流源15は、正弦波信号源14から出力される正弦波信号と所定のバイアス値を重畳した電流を半導体レーザ11に供給する。極性反転器16は、正弦波信号源14から出力される正弦波信号の極性を反転させる。分周器17は、正弦波信号源14から出力される正弦波信号の周波数fを整数分の一に分周し(もしくは逓倍し)、周波数f’の正弦波信号(以下、パイロット信号)を出力する。加算器18は、極性反転器16で極性が反転された正弦波信号と、分周器(もしくは逓倍器)で生成されたパイロット信号と、対応する光受信器へ伝送するデータ信号とを加算する。   The sine wave signal source 14 outputs a sine wave signal having a frequency f. The current source 15 supplies the semiconductor laser 11 with a current obtained by superimposing a predetermined bias value on the sine wave signal output from the sine wave signal source 14. The polarity inverter 16 inverts the polarity of the sine wave signal output from the sine wave signal source 14. The frequency divider 17 divides (or multiplies) the frequency f of the sine wave signal output from the sine wave signal source 14 by an integer, and a sine wave signal of frequency f ′ (hereinafter referred to as a pilot signal). Output. The adder 18 adds the sine wave signal whose polarity is inverted by the polarity inverter 16, the pilot signal generated by the frequency divider (or the multiplier), and the data signal transmitted to the corresponding optical receiver. .

強度変調器13は、加算器18から得られた信号によって半導体レーザ11からの連続光を強度変調する。この際、半導体レーザからの正弦波信号と加算器からの正弦波信号の強度変調成分が相殺されるように調整する。   The intensity modulator 13 modulates the intensity of the continuous light from the semiconductor laser 11 with the signal obtained from the adder 18. At this time, adjustment is made so that the intensity modulation components of the sine wave signal from the semiconductor laser and the sine wave signal from the adder cancel each other.

次に、波長合波器20は、光送信器10−1〜Nから出力された異なる波長の光信号を波長多重し、WDM信号を生成する。波長合波器としては、例えばアレイ導波路回折格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)やファイバーグレーティングなどの光フィルタを用いることができる。また、光フィルタではなく、光カプラを利用することもできる。波長合波器から出力されたWDM信号は、光ファイバ30を介して波長分波器40に伝送される。波長分波器40は、WDM信号を波長に応じて分波し、それぞれの光受信器50−1〜Nに出力する。波長分波器としては、例えばアレイ導波路回折格子(AWG)やファイバーグレーティングなどを用いることができる。   Next, the wavelength multiplexer 20 multiplexes optical signals of different wavelengths output from the optical transmitters 10-1 to 10-N, and generates a WDM signal. As the wavelength multiplexer, for example, an optical filter such as an arrayed waveguide grating (AWG) or a fiber grating can be used. Also, an optical coupler can be used instead of an optical filter. The WDM signal output from the wavelength multiplexer is transmitted to the wavelength demultiplexer 40 via the optical fiber 30. The wavelength demultiplexer 40 demultiplexes the WDM signal according to the wavelength and outputs the demultiplexed signal to each of the optical receivers 50-1 to 50 -N. For example, an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) or a fiber grating can be used as the wavelength demultiplexer.

次に、この波長多重通信システムにおける波長安定化メカニズムについて説明する。波長合波器20の入力から波長分波器40の出力までの波長透過特性を図2(a)に示す。光送信器の1つから出力される光信号の波長がλを中心として正弦波で変調されているとき、この光信号の波長の時間変化は、次式で表される。 Next, the wavelength stabilization mechanism in this wavelength division multiplexing communication system will be described. The wavelength transmission characteristics from the input of the wavelength multiplexer 20 to the output of the wavelength demultiplexer 40 are shown in FIG. When the wavelength of the optical signal output from one of the optical transmitters is modulated with a sine wave with λ 0 as the center, the time change of the wavelength of the optical signal is expressed by the following equation.

Figure 0005030205
Figure 0005030205

このとき、波長透過特性の中心波長λと光信号の中心波長λがずれていれば、図2(a)に示すように光信号の波長変化が強度変化に変換される。これは、以下のように説明できる。すなわち、波長合波器から波長分波器までの透過率Tは、波長λを中心として、次式のように展開できる。 At this time, if the center wavelength λ c of the wavelength transmission characteristic is shifted from the center wavelength λ 0 of the optical signal, the wavelength change of the optical signal is converted into an intensity change as shown in FIG. This can be explained as follows. That is, the transmittance T from the wavelength multiplexer to the wavelength demultiplexer can be developed as shown in the following equation with the wavelength λ 0 as the center.

Figure 0005030205
Figure 0005030205

波長合波器20に入力される前の光信号パワーをPinとすると、波長分波器40を透過した後の光信号パワーPoutは、次式により求められる。 When the optical signal power before being input to the wavelength multiplexer 20 and P in, the optical signal power P out after passing through the wavelength demultiplexer 40 is obtained by the following equation.

Figure 0005030205
Figure 0005030205

式(3)の右辺の第2項は、波長分波器40の透過後、光信号には式(1)の波長の時間変化と同じ周波数の強度変調成分が生じ、その振幅は透過特性の透過率Tの1階微分に比例することを示している。   The second term on the right side of the equation (3) is that after the transmission through the wavelength demultiplexer 40, an intensity modulation component having the same frequency as the time change of the wavelength of the equation (1) is generated in the optical signal, and its amplitude is the transmission characteristic. It shows that it is proportional to the first derivative of the transmittance T.

図2(b)は、図2(a)に示した透過特性の透過率Tの1階微分成分を示している。この透過特性が透過中心波長λに対して対称な場合、透過中心波長λにおける透過率の1階微分成分は0となる。したがって、あらかじめ光信号の波長を正弦波で変調しておき、波長分波器の透過後にこの正弦波と同じ周波数の強度変調成分を検出し、この振幅が0となるように光信号の中心波長λを制御すれば、光信号の中心波長λと波長合波器から波長分波器までの透過特性の中心波長λとを一致させることができる。 FIG. 2B shows a first-order differential component of the transmittance T of the transmission characteristics shown in FIG. If symmetrical with respect to the transmission characteristic transmission center wavelength lambda c, 1-order derivative component of the transmittance in the transmission center wavelength lambda c is zero. Therefore, the wavelength of the optical signal is modulated in advance with a sine wave, an intensity modulation component having the same frequency as that of the sine wave is detected after passing through the wavelength demultiplexer, and the center wavelength of the optical signal is set so that the amplitude becomes zero. By controlling λ 0 , the center wavelength λ 0 of the optical signal can be matched with the center wavelength λ c of the transmission characteristics from the wavelength multiplexer to the wavelength demultiplexer.

次に、図3および図4を参照して、各ブロックにおける信号について説明する。正弦波信号源14から出力される信号波形が図3(a)のように表されるとき、半導体レーザ15の出力光は、その強度が図3(b)に示すように変調され、同時にその波長が図4(a)に示すように変調される。以下の説明では、半導体レーザに注入される電流量の増加に伴い波長が長波長側に変化し、強度変調成分と波長の変調成分との間に位相差がないものとする。   Next, signals in each block will be described with reference to FIG. 3 and FIG. When the signal waveform output from the sine wave signal source 14 is represented as shown in FIG. 3A, the intensity of the output light of the semiconductor laser 15 is modulated as shown in FIG. The wavelength is modulated as shown in FIG. In the following description, it is assumed that the wavelength changes to the longer wavelength side as the amount of current injected into the semiconductor laser increases, and there is no phase difference between the intensity modulation component and the wavelength modulation component.

極性反転器16から出力される信号の波形は、図3(c)に示すように図3(a)の波形を反転したものとなり、図3(d)に示す伝送すべきデータ信号と多重され、強度変調器13に入力される。この信号により半導体レーザからの出力光を強度変調すると、正弦波信号による強度変調成分がキャンセルされ、図3(e)に示すようにデータ信号による強度変調成分のみが残る。一方、波長の変調成分は、強度変調器では影響を受けず、図4(b)に示すように半導体レーザで与えられた波長変化がそのまま残る。以上より、データ信号により強度が変調され、正弦波により波長が変調された光信号が得られる。   The waveform of the signal output from the polarity inverter 16 is obtained by inverting the waveform of FIG. 3A as shown in FIG. 3C, and is multiplexed with the data signal to be transmitted shown in FIG. , And input to the intensity modulator 13. When the intensity of the output light from the semiconductor laser is modulated by this signal, the intensity modulation component by the sine wave signal is canceled, and only the intensity modulation component by the data signal remains as shown in FIG. On the other hand, the modulation component of the wavelength is not affected by the intensity modulator, and the wavelength change given by the semiconductor laser remains as it is as shown in FIG. As described above, an optical signal whose intensity is modulated by the data signal and whose wavelength is modulated by the sine wave is obtained.

この光信号は、波長合波器20から光ファイバ30を介して波長分波器40を透過し、図2に示した透過特性の影響を受ける。そのため、光信号の中心波長λと透過特性の透過中心波長λがずれた場合、波長分波器40の出力では、正弦波信号と同じ周波数で、振幅が透過率の1階微分に比例する強度変調成分(以下、透過率微分信号)が発生する。 This optical signal is transmitted from the wavelength multiplexer 20 through the wavelength demultiplexer 40 via the optical fiber 30, and is affected by the transmission characteristics shown in FIG. Therefore, when the center wavelength λ 0 of the optical signal is shifted from the transmission center wavelength λ c of the transmission characteristics, the output of the wavelength demultiplexer 40 has the same frequency as the sine wave signal and the amplitude is proportional to the first derivative of the transmittance. An intensity modulation component (hereinafter referred to as a transmittance differential signal) is generated.

この光信号は、光受信器50の光電気変換器51で電気信号に変換され、制御信号検出部52で処理される。具体的には、光電気変換器51で変換された電気信号からバンドパスフィルタ(BPF1)53を介して周波数fの透過率微分信号が抽出される。また、光電気変換器51で変換された電気信号からバンドパスフィルタ(BPF2)54を介して周波数f’のパイロット信号が抽出される。抽出された周波数f’のパイロット信号は、次に逓倍器(もしくは分周器)で透過率微分信号と同じ周波数fの信号に変換され、掛け算器54で周波数fの透過率微分信号と乗算される。ここで、透過率微分信号の位相が、λ<λの場合にパイロット信号の位相と同相になるようにフェーズロックすると、λ>λの場合は逆相となる。また、その透過率微分信号の振幅は、λ=λのときゼロとなり、波長差が大きくなると大きくなる。したがって、掛け算器54で乗算された信号は、λとλの大小関係に応じて符号がプラスまたはマイナスに変化し、その波長差に応じて振幅が変化する信号となる。この信号からローパスフィルタ(LPF)55を介して直流成分を抽出し、光送信器の波長制御器12にフィードバックし、半導体レーザ11の出力波長を制御することで、光送信器から出力される光信号の中心波長λを波長合波器20から波長分波器40までの波長透過特性の透過中心波長λと一致させることができる。 This optical signal is converted into an electrical signal by the photoelectric converter 51 of the optical receiver 50 and processed by the control signal detector 52. Specifically, a transmittance differential signal having a frequency f is extracted from the electrical signal converted by the photoelectric converter 51 through a bandpass filter (BPF1) 53. Further, a pilot signal having a frequency f ′ is extracted from the electric signal converted by the photoelectric converter 51 through a bandpass filter (BPF2) 54. The extracted pilot signal of frequency f ′ is then converted to a signal of the same frequency f as the transmittance differential signal by a multiplier (or a frequency divider), and multiplied by the transmittance differential signal of frequency f by a multiplier 54. The Here, when the phase of the transmittance differential signal is phase-locked so that it is in phase with the phase of the pilot signal when λ 0c , the phase is reversed when λ 0 > λ c . Further, the amplitude of the transmittance differential signal becomes zero when λ 0 = λ c and increases as the wavelength difference increases. Therefore, the signal multiplied by the multiplier 54 is a signal whose sign changes to plus or minus according to the magnitude relationship between λ 0 and λ c and whose amplitude changes according to the wavelength difference. A direct current component is extracted from this signal through a low-pass filter (LPF) 55, fed back to the wavelength controller 12 of the optical transmitter, and the output wavelength of the semiconductor laser 11 is controlled to thereby output the light output from the optical transmitter. The center wavelength λ 0 of the signal can be matched with the transmission center wavelength λ c of the wavelength transmission characteristics from the wavelength multiplexer 20 to the wavelength demultiplexer 40.

図5は、光電気変換器51の出力におけるデータ信号、透過率微分信号、パイロット信号の周波数スペクトルを示す。なお、図5では、パイロット信号の周波数f’として、正弦波信号源14の周波数fを二分の一に分周した場合を示している。図に示すように、透過率微分信号とパイロット信号は、それぞれ制御信号検出部52のBPF1およびBPF2によって抽出される。しかしながら、これらの信号はデータ信号のスペクトルと重畳しているので、データ信号の一部が抽出した信号に対して雑音となる。また、受信器には、回路雑音が存在する。したがって、これらの信号を乗算した制御信号にも雑音が生じ、波長安定化の精度や波長安定化が可能な伝送距離が制限される。なお、正弦波信号源14の周波数を逓倍器によりデータ信号のビットレートより高く設定し、重畳される雑音を低減することができるが、これによって光信号のスペクトルが広がることになるのでWDM信号の高密度化に不利となる。   FIG. 5 shows the frequency spectrum of the data signal, transmittance differential signal, and pilot signal at the output of the photoelectric converter 51. FIG. 5 shows a case where the frequency f ′ of the sine wave signal source 14 is divided by half as the frequency f ′ of the pilot signal. As shown in the figure, the transmittance differential signal and the pilot signal are extracted by BPF1 and BPF2 of the control signal detector 52, respectively. However, since these signals are superimposed on the spectrum of the data signal, a part of the data signal becomes noise with respect to the extracted signal. In addition, circuit noise exists in the receiver. Therefore, noise also occurs in the control signal multiplied by these signals, and the accuracy of wavelength stabilization and the transmission distance capable of wavelength stabilization are limited. Note that the frequency of the sine wave signal source 14 can be set higher than the bit rate of the data signal by a multiplier to reduce superimposed noise, but this increases the spectrum of the optical signal, so that the WDM signal This is disadvantageous for higher density.

また、上記の比較例では、光送信器において強度変調器13を用いることを前提としており、半導体レーザのバイアス電流を直接データ信号で変調する直接変調型の光送信器には適用できない。さらに、上記で説明したパイロット信号を用いる手法によれば、光送信器および光受信器の回路構成が複雑になる。   Further, the above comparative example is based on the premise that the intensity modulator 13 is used in the optical transmitter, and is not applicable to a direct modulation type optical transmitter that directly modulates the bias current of the semiconductor laser with a data signal. Furthermore, according to the method using the pilot signal described above, the circuit configurations of the optical transmitter and the optical receiver are complicated.

(第1の実施形態)
図6に、本発明の第1の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムを示す。この通信システムは、比較例の場合と同様に、複数の光送信器110−1〜Nと、波長合波器120と、光ファイバ130と、波長分波器140と、複数の光受信器150とを備えている。本発明の第1の実施形態による通信システムはさらに、波長分波器140の温度を設定する温度設定器161と、周波数fの正弦波信号を発生する正弦波信号源162と、温度設定器161からの信号と正弦波信号源162からの信号を加算して波長分波器140の透過中心波長を制御する信号を出力する加算器163とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 6 shows a wavelength division multiplexing communication system that stabilizes the wavelength of signal light according to the first embodiment of the present invention. As in the comparative example, this communication system includes a plurality of optical transmitters 110-1 to 110-N, a wavelength multiplexer 120, an optical fiber 130, a wavelength demultiplexer 140, and a plurality of optical receivers 150. And. The communication system according to the first embodiment of the present invention further includes a temperature setting unit 161 for setting the temperature of the wavelength demultiplexer 140, a sine wave signal source 162 for generating a sine wave signal having a frequency f, and a temperature setting unit 161. And an adder 163 for adding a signal from the sine wave signal source 162 and outputting a signal for controlling the transmission center wavelength of the wavelength demultiplexer 140.

光送信器110は、半導体レーザ111と、波長制御器112と、強度変調器113とを備えている。半導体レーザ111は、比較例の場合と同様に、バイアス電流により駆動され、所定の波長の連続光を出力する。半導体レーザには、分布帰還型レーザ(DFB−LD)や分布ブラッグ反射型レーザ(DBR−LD)を用いることができる。   The optical transmitter 110 includes a semiconductor laser 111, a wavelength controller 112, and an intensity modulator 113. Similar to the comparative example, the semiconductor laser 111 is driven by a bias current and outputs continuous light having a predetermined wavelength. As the semiconductor laser, a distributed feedback laser (DFB-LD) or a distributed Bragg reflection laser (DBR-LD) can be used.

波長制御器112も比較例の場合と同様に、対応する光受信器150からの制御信号に応じて、半導体レーザ111から出力される連続光の波長を制御する。DFB−LDの場合、連続光の波長は温度によって制御され、例えばペルチェ素子を用いた場合は、波長制御器112から電圧によって波長を制御することができる。また、DBR−LDの場合、連続光の波長はバイアス電流によって制御され、波長制御器112から電流によって制御することができる。DFB−LDおよびDBR−LDそれぞれの場合について、単位電圧もしくは単位電流に対する波長の変化量を予め把握しておけば、検出された変化量に対応した波長制御が行える。また、強度変調器113は、伝送するデータ信号により半導体レーザ111から出力される連続光を強度変調する。   Similarly to the comparative example, the wavelength controller 112 also controls the wavelength of continuous light output from the semiconductor laser 111 in accordance with a control signal from the corresponding optical receiver 150. In the case of DFB-LD, the wavelength of continuous light is controlled by temperature. For example, when a Peltier element is used, the wavelength can be controlled by a voltage from the wavelength controller 112. In the case of DBR-LD, the wavelength of continuous light is controlled by a bias current, and can be controlled by the current from the wavelength controller 112. In each case of DFB-LD and DBR-LD, if the amount of change in wavelength with respect to unit voltage or unit current is known in advance, wavelength control corresponding to the detected amount of change can be performed. The intensity modulator 113 modulates the intensity of continuous light output from the semiconductor laser 111 according to the transmitted data signal.

次に、波長合波器120は、光送信器110−1〜Nから出力された光信号を波長多重し、WDM信号を生成する。波長合波器としては、比較例の場合と同様に、例えばアレイ導波路回折格子(AWG)やファイバーグレーティングなどの光フィルタを用いることができる。また、光フィルタではなく、光カプラを利用することもできる。波長合波器から出力されるWDM信号は、光ファイバ130を介して波長分波器140に伝送される。波長分波器140は、WDM信号を波長に応じて分波し、それぞれの光受信器50−1〜Nに出力する。波長分波器としては、例えばアレイ導波路回折格子(AWG)を用いることができる。   Next, the wavelength multiplexer 120 wavelength-multiplexes the optical signals output from the optical transmitters 110-1 to 110-N to generate a WDM signal. As the wavelength multiplexer, an optical filter such as an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) or a fiber grating can be used as in the comparative example. Also, an optical coupler can be used instead of an optical filter. The WDM signal output from the wavelength multiplexer is transmitted to the wavelength demultiplexer 140 via the optical fiber 130. The wavelength demultiplexer 140 demultiplexes the WDM signal according to the wavelength and outputs the demultiplexed signal to each of the optical receivers 50-1 to 50 -N. As the wavelength demultiplexer, for example, an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) can be used.

次に、本発明の第1の実施形態における波長安定化メカニズムについて説明する。AWGの波長透過特性は、温度により変化する。そのため、例えばペルチェ素子を用いると、温度設定器161から電圧によってAWGの透過特性を制御することができる。そこで、温度設定器からの温度設定信号に周波数fの正弦波信号を加算し、AWGの温度を設定値を中心に変動させると、図7に示すようにAWGの透過特性も温度変化に応じてディザリングされる(ディザリング幅=2A)。このAWGの透過中心波長λの時間変化は、温度設定器の設定値における透過中心波長λを中心として周波数fの正弦波で変調されているので、次式のように表される。 Next, the wavelength stabilization mechanism in the first embodiment of the present invention will be described. The wavelength transmission characteristics of AWG change with temperature. Therefore, for example, when a Peltier element is used, the transmission characteristics of the AWG can be controlled by the voltage from the temperature setting device 161. Therefore, when a sine wave signal having a frequency f is added to the temperature setting signal from the temperature setting device, and the AWG temperature is changed around the set value, the transmission characteristics of the AWG also change according to the temperature change as shown in FIG. Dithering is performed (dithering width = 2A). The time variation of the transmission center wavelength λ of the AWG is modulated by a sine wave having a frequency f centering on the transmission center wavelength λ c in the setting value of the temperature setting device, and therefore is expressed as the following equation.

Figure 0005030205
Figure 0005030205

このとき、光信号の波長変化は、AWGの透過中心波長λと光信号の中心波長λのずれに応じて異なる強度変化として現れる。この強度変化について図8を参照して説明する。 At this time, the wavelength change of the optical signal appears as a change in intensity that varies depending on the deviation between the transmission center wavelength λ c of the AWG and the center wavelength λ 0 of the optical signal. This intensity change will be described with reference to FIG.

AWGの透過中心波長λは、加算器163からのディザリングされた信号により図8(a)に示すように変調される。AWGの設定透過中心波長λと光信号の中心波長λが一致する場合は、AWG透過後の光信号には、図8(b)に示すように周波数2fの強度変調成分が現れる。これは、AWGを透過した後の光信号の強度は、AWGの透過中心波長λが光信号の中心波長(λ=λ)と一致したときに最大となり、光信号の中心波長(λ=λ)から最大に偏位したときに最小となるためである。 The transmission center wavelength λ of the AWG is modulated as shown in FIG. 8A by the dithered signal from the adder 163. When the set transmission center wavelength λ c of the AWG matches the center wavelength λ 0 of the optical signal, an intensity modulation component of frequency 2f appears in the optical signal after AWG transmission as shown in FIG. 8B. This is because the intensity of the optical signal after passing through the AWG becomes maximum when the transmission center wavelength λ of the AWG coincides with the center wavelength (λ 0 = λ c ) of the optical signal, and the center wavelength of the optical signal (λ 0 This is because it becomes the minimum when the displacement is maximized from = λ c ).

一方、光信号の中心波長λがAWGの透過中心波長λcからディザリング幅の半分(A)以上ずれた場合は、AWG透過後の光信号には、図8(c)または図8(d)に示すように周波数fの強度変調成分が現れる。これは、AWGを透過した後の光信号の強度は、AWGの透過特性が光信号の中心波長λの方へシフトしたときに最大となり、逆方向へシフトしたときに最小となるためである。 On the other hand, when the center wavelength λ 0 of the optical signal is shifted from the transmission center wavelength λc of the AWG by a half (A) or more of the dithering width, the optical signal after AWG transmission is shown in FIG. ), An intensity modulation component of frequency f appears. This is because the intensity of the optical signal after passing through the AWG is maximized when the transmission characteristics of the AWG are shifted toward the center wavelength λ 0 of the optical signal and minimized when shifted in the reverse direction. .

また、AWGの透過中心波長λと光信号の中心波長λの大小関係に応じて、図8(c)および図8(d)に示すようにAWG透過後の光信号の強度変調成分の位相が反転する。これは、λとλの大小関係に応じてAWGの透過特性の傾きが逆転するためである。また、光信号の中心波長λがAWGの透過中心波長λからディザリング幅の半分と同程度かそれ以下の範囲でずれた場合は、AWG透過後の光信号には、周波数fと2fの両方の強度変調成分が現れることになる。 Further, according to the magnitude relationship between the transmission center wavelength λ c of the AWG and the center wavelength λ 0 of the optical signal, as shown in FIGS. 8C and 8D, the intensity modulation component of the optical signal after the AWG transmission The phase is reversed. This is because the slope of the transmission characteristics of the AWG is reversed according to the magnitude relationship between λ 0 and λ c . When the center wavelength λ 0 of the optical signal deviates from the transmission center wavelength λ c of the AWG within a range equal to or less than half the dithering width, the frequency f and 2f are included in the optical signal after AWG transmission. Both intensity modulation components will appear.

AWG透過後の光信号には、AWGの透過特性のディザリングにより上記のような強度変調成分が含まれ、この光信号は、光受信器150の光電気変換器151により電気信号に変換され、制御信号検出部152で処理される。具体的には、光電気変換器151で変換された電気信号からバンドパスフィルタ(BPF)153を介して周波数fの強度変調成分が抽出される。抽出された周波数fの強度変調成分は、掛け算器154で正弦波信号源162からの周波数fの正弦波信号と乗算される。ここで、光信号の中心波長λがAWGの透過中心波長λよりも長波長側にずれたとき(λ>λ)の強度変調成分と、正弦波信号源162からの正弦波信号が同相になるようにフェーズロックすると、λ<λの場合は逆相となる。また、強度変調成分の最大振幅は、λ=λのときゼロとなり、波長差が大きくなると大きくなる。したがって、掛け算器154で乗算された信号をローパスフィルタ(LPF)155で直流成分を抽出すると、λ>λの場合は符号がプラスになり、λ<λの場合は符号がマイナスになる。また、この直流成分の振幅は、図9に示すように、λ=λのときゼロとなり、波長差が大きくなるのに応じて大きくなる。この信号を光送信器の波長制御器112にフィードバックし、半導体レーザ111の出力波長を制御することで、光送信器から出力される光信号の中心波長λを波長分波器140の透過中心波長λと一致させることができる。 The optical signal after AWG transmission includes the intensity modulation component as described above by dithering the transmission characteristics of the AWG, and this optical signal is converted into an electric signal by the photoelectric converter 151 of the optical receiver 150, Processing is performed by the control signal detection unit 152. Specifically, an intensity modulation component of the frequency f is extracted from the electric signal converted by the photoelectric converter 151 through a band pass filter (BPF) 153. The extracted intensity modulation component of frequency f is multiplied by a sine wave signal of frequency f from sine wave signal source 162 by multiplier 154. Here, when the center wavelength λ 0 of the optical signal is shifted to the longer wavelength side than the transmission center wavelength λ c of the AWG (λ 0 > λ c ), the sine wave signal from the sine wave signal source 162 is obtained. Are phase-locked so that they are in phase, the phase is reversed when λ 0c . Further, the maximum amplitude of the intensity modulation component becomes zero when λ 0 = λ c and increases as the wavelength difference increases. Therefore, when the DC component of the signal multiplied by the multiplier 154 is extracted by the low-pass filter (LPF) 155, the sign is positive when λ 0 > λ c , and the sign is negative when λ 0c. Become. Further, as shown in FIG. 9, the amplitude of the direct current component becomes zero when λ 0 = λ c and increases as the wavelength difference increases. This signal is fed back to the wavelength controller 112 of the optical transmitter, and the output wavelength of the semiconductor laser 111 is controlled, so that the center wavelength λ 0 of the optical signal output from the optical transmitter is changed to the transmission center of the wavelength demultiplexer 140. it can be matched with the wavelength lambda c.

以上のように、本発明の第1の実施形態によれば、波長分波器としてのAWGの透過特性をディザリングすることによって、制御信号のSNR劣化を防ぎ、光送信器および光受信器の回路構成を簡略化することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the SNR deterioration of the control signal is prevented by dithering the transmission characteristics of the AWG as the wavelength demultiplexer, and the optical transmitter and the optical receiver The circuit configuration can be simplified.

(第2の実施形態)
上記の比較例では、光送信器は、半導体レーザと強度変調器を用いた構成に限られていた。これは、光信号の波長を変調することで生じた強度変調成分を強度変調器でキャンセルしなければならないためである。しかし、本発明では、図6に示した半導体レーザと強度変調器を用いた光送信器だけでなく、半導体レーザのバイアス電流を直接データ信号で駆動する直接変調型の光送信器と共に使用することもできる。
(Second Embodiment)
In the above comparative example, the optical transmitter is limited to a configuration using a semiconductor laser and an intensity modulator. This is because the intensity modulator generated by modulating the wavelength of the optical signal must be canceled by the intensity modulator. However, in the present invention, not only the optical transmitter using the semiconductor laser and the intensity modulator shown in FIG. 6 but also the direct modulation optical transmitter that directly drives the bias current of the semiconductor laser with a data signal is used. You can also.

図10に、本発明の第2の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムを示す。この通信システムは、第1の実施形態の場合と同様に、複数の光送信器210−1〜Nと、波長合波器120と、光ファイバ130と、波長分波器140と、複数の光受信器150−1〜Nとを備えている。図に示すように、本発明の第2の実施形態は、光送信器の構成以外は第1の実施形態の場合と同様の構成とすることができる。そのため、第1の実施形態と同様の構成要素は、図6の符号と同様の符号を付し、説明を省略する。   FIG. 10 shows a wavelength division multiplexing communication system that stabilizes the wavelength of signal light according to the second embodiment of the present invention. As in the case of the first embodiment, this communication system includes a plurality of optical transmitters 210-1 to 210 -N, a wavelength multiplexer 120, an optical fiber 130, a wavelength demultiplexer 140, and a plurality of optical transmitters. Receivers 150-1 to 150-N. As shown in the figure, the second embodiment of the present invention can have the same configuration as that of the first embodiment except for the configuration of the optical transmitter. Therefore, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

光送信器210は、半導体レーザ211と、波長制御器212とを備えている。本発明の第2の実施形態では、半導体レーザ211には、直接変調可能な半導体レーザとして、分布帰還型レーザ(DFB−LD)を用いることができる。DFB−LDの出力波長は、温度によって制御され、例えばペルチェ素子を用いた場合は、波長制御器212から電圧によって波長を制御することができる。したがって、上記の第1の実施形態の場合と同様に、対応する光受信器150からの波長制御信号に基づいて、半導体レーザ211の出力波長を制御することで、光送信器210から出力される光信号の中心波長λを波長分波器140の透過中心波長λと一致させることができる。 The optical transmitter 210 includes a semiconductor laser 211 and a wavelength controller 212. In the second embodiment of the present invention, a distributed feedback laser (DFB-LD) can be used as the semiconductor laser 211 as a semiconductor laser that can be directly modulated. The output wavelength of the DFB-LD is controlled by temperature. For example, when a Peltier element is used, the wavelength can be controlled by the voltage from the wavelength controller 212. Therefore, as in the case of the first embodiment described above, the output wavelength of the semiconductor laser 211 is controlled based on the wavelength control signal from the corresponding optical receiver 150 to be output from the optical transmitter 210. The center wavelength λ 0 of the optical signal can be matched with the transmission center wavelength λ c of the wavelength demultiplexer 140.

以上のように、本発明の第2の実施形態によれば、強度変調器を必要としないので、光送信器の構成を簡略化することができる。なお、上記の比較例では、光信号の波長を変調することで生じた強度変調成分をキャンセルするために、強度変調器の使用が必須であり、本実施形態のような直接駆動型の光送信器を用いることはできない。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, since the intensity modulator is not required, the configuration of the optical transmitter can be simplified. In the above comparative example, in order to cancel the intensity modulation component generated by modulating the wavelength of the optical signal, the use of the intensity modulator is indispensable, and the direct drive type optical transmission as in this embodiment is performed. Cannot be used.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態は、AWGの透過特性のディザリングによる変動域を最適化することに関する。具体的には、AWGの透過特性のディザリングによる変動域を光信号のスペクトルの広がりに合わせて最適化する。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention relates to optimizing a fluctuation range due to dithering of transmission characteristics of an AWG. Specifically, the fluctuation range due to dithering of the transmission characteristics of the AWG is optimized in accordance with the spread of the spectrum of the optical signal.

図11は、断熱チャープの支配的なDFB−LDを1.25GHz(PN7段)のデータ信号により直接変調したときの光スペクトルと、50GHz間隔のWDM信号を合分波することのできるAWGの透過特性の測定例を示している。図に見られるように、AWGの透過特性は、透過中心波長(図の相対周波数0GHz)に対して左右対称であるのに対し、直接変調された光信号のスペクトルは、左右非対称となっている。また、AWGの透過幅(3dB幅=27.5GHz)に対して、光スペクトルは無視できないほど広がっている。ここで、直接変調の光スペクトルの相対周波数は、光強度がピークとなるところを0GHzとなるように示している。最近の研究開発により、直接変調による光スペクトルの広がりは改善されつつあるものの、50GHz間隔や100GHz間隔などの高密度WDMへの適用を考えると、その広がりは無視できない。   FIG. 11 shows the transmission of an AWG that can multiplex / demultiplex an optical spectrum when a dominant DFB-LD of an adiabatic chirp is directly modulated with a 1.25 GHz (PN7 stage) data signal and a WDM signal at 50 GHz intervals. An example of characteristic measurement is shown. As can be seen in the figure, the transmission characteristics of the AWG are symmetric with respect to the transmission center wavelength (relative frequency 0 GHz in the figure), whereas the spectrum of the directly modulated optical signal is symmetric with respect to the left and right. . In addition, the optical spectrum spreads beyond ignorance with respect to the transmission width of AWG (3 dB width = 27.5 GHz). Here, the relative frequency of the light spectrum of direct modulation indicates that the light intensity reaches a peak at 0 GHz. Although the spread of the optical spectrum by direct modulation is being improved by recent research and development, the spread cannot be ignored when considering application to high-density WDM such as 50 GHz intervals and 100 GHz intervals.

図12に、直接変調による光スペクトルの広がりおよび非対称性による影響を示す測定結果を示す。使用したDFB−LDおよびAWGは、図11に示したものと同一である。図の横軸は、AWGの透過中心波長ずれ(周波数ずれ)を表し、縦軸は、それぞれ相対光強度およびパワーペナルティを表している。相対光強度は、AWGの透過中心波長がDFB−LDの波長に対して相対的にずれた場合に、AWGを通過した光信号の強度が変化する程度を表し、最大値を0dBとして規格化している。また、パワーペナルティは、BER=10−12での受信感度が−34.2dBmのAPDを用いてAWGを透過した光信号を受信したときの受信感度劣化を表している。 FIG. 12 shows measurement results showing the influence of optical spectrum spread and asymmetry due to direct modulation. The DFB-LD and AWG used are the same as those shown in FIG. The horizontal axis of the figure represents the transmission center wavelength shift (frequency shift) of the AWG, and the vertical axis represents the relative light intensity and the power penalty, respectively. The relative light intensity represents the degree to which the intensity of the optical signal that has passed through the AWG changes when the transmission center wavelength of the AWG is shifted relative to the wavelength of the DFB-LD, and is normalized to a maximum value of 0 dB. Yes. The power penalty represents a deterioration in reception sensitivity when an optical signal transmitted through the AWG is received using an APD having a reception sensitivity of −34.2 dBm at BER = 10 −12 .

この場合、直接変調による光スペクトルの広がりがAWGの透過幅に対して無視できるほど小さければ、相対光強度およびパワーペナルティがそれぞれ0dBとなる領域が得られるはずである。しかしながら、図に見られるように、そのような領域はほとんどなく、相対光強度およびパワーペナルティはそれぞれAWGの周波数ずれに対して敏感に影響を受けている。また、光スペクトルが左右非対称であるため、AWGの周波数ずれに対していずれの曲線も非対称になっている。   In this case, if the spread of the optical spectrum by direct modulation is negligibly small with respect to the transmission width of the AWG, a region where the relative light intensity and the power penalty are 0 dB should be obtained. However, as seen in the figure, there are few such regions, and the relative light intensity and power penalty are each sensitively sensitive to AWG frequency shifts. Moreover, since the optical spectrum is asymmetrical, any curve is asymmetric with respect to the AWG frequency shift.

図13は、本波長安定化装置において生じる相対光強度の減少およびパワーペナルティの劣化により、光ファイバ伝送路130に許容されるロスバジェットがどの程度減少するかを示している。このロスバジェットの減少量をロスバジェットのペナルティと定義する。相対光強度の減少およびパワーペナルティの劣化は共に、伝送路で許容されるロスバジェットの減少を招く。したがって、パワーペナルティと相対光強度の差をロスバジェットのペナルティとして、図13の縦軸に示している。図に見られるように、ロスバジェットのペナルティは、AWGの周波数ずれ0GHzに対して左右非対称に変化する。例えば、ロスバジェットのペナルティ3dBを許容する波長安定化装置の設計を行った場合、AWGで許容される周波数ずれは、−4.5GHz〜8GHzとなる。この場合、信号光の光スペクトルにおける強度のピークがAWGの透過中心波長に一致するように制御すると、AWGの周波数ずれによるロスバジェットのペナルティは、低周波側に対して厳しくなり、最適な波長安定化がなされない。図13に示したケースでは、ロスバジェットのペナルティが最小となるAWGの周波数ずれは+1.75GHzであり、この位置で特性はほぼ左右対称となっている。図12によると、相対光強度がゼロになるのは、AWGの周波数ずれがほぼ0GHzのときであり、通常、半導体レーザの波長はこの位置にロックされる。したがって、波長制御器においてAWGの透過中心波長から−1.75GHzオフセットした値に半導体レーザの波長を制御することにより、最適な波長安定化を達成することができる。   FIG. 13 shows how much the loss budget allowed for the optical fiber transmission line 130 decreases due to the decrease in relative light intensity and the degradation of power penalty that occur in this wavelength stabilizing device. This loss budget reduction is defined as the loss budget penalty. Both the reduction in relative light intensity and the degradation of power penalty lead to a reduction in loss budget allowed in the transmission line. Therefore, the difference between the power penalty and the relative light intensity is shown as the loss budget penalty on the vertical axis of FIG. As seen in the figure, the penalty of the loss budget changes asymmetrically with respect to the AWG frequency shift of 0 GHz. For example, when designing a wavelength stabilizing device that allows a loss budget penalty of 3 dB, the frequency deviation allowed by the AWG is -4.5 GHz to 8 GHz. In this case, if the intensity peak in the optical spectrum of the signal light is controlled to coincide with the transmission center wavelength of the AWG, the loss budget penalty due to the AWG frequency shift becomes stricter on the low frequency side, and the optimum wavelength stability It will not be made. In the case shown in FIG. 13, the frequency shift of the AWG that minimizes the penalty for the loss budget is +1.75 GHz, and the characteristics are almost symmetrical at this position. According to FIG. 12, the relative light intensity becomes zero when the frequency shift of the AWG is approximately 0 GHz, and the wavelength of the semiconductor laser is normally locked at this position. Therefore, optimal wavelength stabilization can be achieved by controlling the wavelength of the semiconductor laser to a value offset by -1.75 GHz from the transmission center wavelength of the AWG in the wavelength controller.

なお、第2および第3の実施形態のように、直接変調型の光送信器を用いる場合には、光スペクトルの広がりによる影響が大きいため、波長合波器としてAWGなどの光フィルタではなく、光カプラを用いることが望ましい。   Note that when using a direct modulation type optical transmitter as in the second and third embodiments, the influence of the spread of the optical spectrum is large, so the wavelength multiplexer is not an optical filter such as an AWG, It is desirable to use an optical coupler.

(第4の実施形態)
本発明の第3の実施形態において、波長制御信号の大きさは、光受信器で受信する光パワーの大きさに比例して変化する。すなわち、光送信器と光受信器との距離に応じて、波長制御信号の大きさも変わる。そのため、ロスバジェットのペナルティが最小になるように設定するオフセット値も、この光パワーに比例して変化させる必要がある。本発明の第4の実施形態は、受信光パワーに応じて波長制御信号のオフセット値を変更することに関する。
(Fourth embodiment)
In the third embodiment of the present invention, the magnitude of the wavelength control signal changes in proportion to the magnitude of the optical power received by the optical receiver. That is, the magnitude of the wavelength control signal changes according to the distance between the optical transmitter and the optical receiver. For this reason, the offset value set to minimize the loss budget penalty must also be changed in proportion to the optical power. The fourth embodiment of the present invention relates to changing the offset value of the wavelength control signal according to the received optical power.

図14に、本発明の第4の実施形態に係る光受信器の構成を示す。図に示すように、この光受信器250−1は、図10の光受信器150−1の構成にさらに、受信光パワーを検出する光パワー検出器251と、α倍の掛け算器252と、波長制御信号にオフセット値を加算する加算器253とを備えている。光パワー検出器251は、光電気変換器151からの信号の大きさに比例した信号を出力する。掛け算器252は、光パワー検出器の出力をα倍し、その光パワーに応じたオフセット値を出力する。このオフセット値は、加算器253で波長制御信号と加算され、光送信器110−1にフィードバックされる。   FIG. 14 shows a configuration of an optical receiver according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in the figure, the optical receiver 250-1 further includes an optical power detector 251 for detecting the received optical power, an α-multiplier 252, in addition to the configuration of the optical receiver 150-1 in FIG. And an adder 253 for adding an offset value to the wavelength control signal. The optical power detector 251 outputs a signal proportional to the magnitude of the signal from the photoelectric converter 151. The multiplier 252 multiplies the output of the optical power detector by α and outputs an offset value corresponding to the optical power. This offset value is added to the wavelength control signal by the adder 253 and fed back to the optical transmitter 110-1.

このように構成することで、光受信器が受信する光パワーの大きさに応じて、適切なオフセット量を波長制御信号に加えることができ、光送信器と光受信器の距離を変更しても、適切にオフセットされた波長制御信号をフィードバックすることができる。ここで、αは、装置ごとに固定値として設定することができる。   With this configuration, an appropriate offset amount can be added to the wavelength control signal according to the magnitude of the optical power received by the optical receiver, and the distance between the optical transmitter and the optical receiver can be changed. In addition, an appropriately offset wavelength control signal can be fed back. Here, α can be set as a fixed value for each apparatus.

(第5の実施形態)
図15に、本発明の第5の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムを示す。この通信システムは、第2の実施形態の場合と同様に、複数の光送信器210−1〜Nと、波長合波器120と、光ファイバ130と、波長分波器140と、複数の光受信器350−1〜Nとを備えている。図に示すように、本発明の第5の実施形態は、制御信号検出部の構成以外は第2の実施形態と同様の構成とすることができる。そのため、第2の実施形態の場合と同様の構成要素は、図10の符号と同様の符号を付し、説明を省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 15 shows a wavelength division multiplexing communication system that stabilizes the wavelength of signal light according to the fifth embodiment of the present invention. As in the case of the second embodiment, this communication system includes a plurality of optical transmitters 210-1 to 210-N, a wavelength multiplexer 120, an optical fiber 130, a wavelength demultiplexer 140, and a plurality of optical transmitters. Receivers 350-1 to 350-N. As shown in the figure, the fifth embodiment of the present invention can have the same configuration as the second embodiment except for the configuration of the control signal detector. Therefore, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 10 and description thereof is omitted.

本発明の第5の実施形態では、光受信器350−1〜Nは、制御信号検出部352を共通化した構成となっている。各光受信器の光電気変換器351からの電気信号を切替器356を介して切り替えることより、各光受信器について波長制御信号を生成することができる。具体的には、上記の実施形態の場合と同様に、光電気変換器151で変換された電気信号からバンドパスフィルタ(BPF)353を介して周波数fの強度変調成分が抽出される。抽出された周波数fの強度変調成分は、掛け算器354で正弦波信号源162からの周波数fの正弦波信号と乗算される。そして、掛け算器354で乗算された信号をローパスフィルタ(LPF)355で直流成分を抽出することで波長制御信号を得る。この信号を光送信器の波長制御器212にフィードバックし、半導体レーザ211の出力波長を制御することで、光送信器から出力される光信号の中心波長λを波長分波器140の透過中心波長λと一致させることができる。なお、切替器356は、所定の時間間隔で切り替えてもよいし、光送信器または光受信器の要求または動作に応じて切り替えるようにしてもよい。 In the fifth embodiment of the present invention, the optical receivers 350-1 to 350-N have a configuration in which the control signal detection unit 352 is shared. By switching the electrical signal from the photoelectric converter 351 of each optical receiver via the switch 356, a wavelength control signal can be generated for each optical receiver. Specifically, as in the case of the above embodiment, the intensity modulation component of the frequency f is extracted from the electric signal converted by the photoelectric converter 151 via the band pass filter (BPF) 353. The extracted intensity modulation component of frequency f is multiplied by a sine wave signal of frequency f from sine wave signal source 162 in multiplier 354. Then, the signal multiplied by the multiplier 354 is extracted by a low-pass filter (LPF) 355 to obtain a wavelength control signal. This signal is fed back to the wavelength controller 212 of the optical transmitter, and the output wavelength of the semiconductor laser 211 is controlled, whereby the center wavelength λ 0 of the optical signal output from the optical transmitter is changed to the transmission center of the wavelength demultiplexer 140. it can be matched with the wavelength lambda c. The switch 356 may be switched at a predetermined time interval or may be switched according to a request or operation of the optical transmitter or optical receiver.

本発明の第5の実施形態によれば、制御信号検出部352を共通化することにより光受信器の構成を簡略化することができる。   According to the fifth embodiment of the present invention, the configuration of the optical receiver can be simplified by sharing the control signal detection unit 352.

(第6の実施形態)
波長分波器(例えば、AWG)の透過中心波長を変化させる上述の方法は、波長分波器の温度変化によるものであるため、ディザリング周波数fは1kHz程度が上限である。したがって、光電気変換器151において変換された電気信号に重畳される周波数fの強度変調信号は、GbpsオーダのNRZ信号を想定すると、ゼロヘルツ近傍に現れる。その様子を図16(a)に示す。ここで、図中のBはデータ信号のビットレートを表す。
(Sixth embodiment)
Since the above-described method of changing the transmission center wavelength of a wavelength demultiplexer (for example, AWG) is based on a temperature change of the wavelength demultiplexer, the upper limit of the dithering frequency f is about 1 kHz. Accordingly, the intensity-modulated signal having the frequency f superimposed on the electrical signal converted by the photoelectric converter 151 appears in the vicinity of zero hertz assuming an NRZ signal of the order of Gbps. This is shown in FIG. Here, B in the figure represents the bit rate of the data signal.

この場合、周波数fの強度変調信号を電気のBPF153で抽出すると、信号成分が雑音となって、検出される波長制御信号のSNRが劣化することになる。この問題は、図16(b)に示すように、電気スペクトルの低周波成分に落ち込みのある信号を用いることにより低減することができる。このような信号としては、IEEE Std 802.3z−1998に規定されているギガビットイーサネット(登録商標)(GbE:Gigabit Ethernet(登録商標))信号や、マンチェスター信号を挙げることができる。   In this case, if the intensity modulated signal having the frequency f is extracted by the electrical BPF 153, the signal component becomes noise, and the SNR of the detected wavelength control signal deteriorates. This problem can be reduced by using a signal having a drop in the low frequency component of the electrical spectrum, as shown in FIG. Examples of such a signal include a Gigabit Ethernet (registered trademark) (GbE: Gigabit Ethernet (registered trademark)) signal defined in IEEE Std 802.3z-1998 and a Manchester signal.

図17に、GbE信号のデータフレームに、PN9段の擬似ランダム信号を挿入したときの電気スペクトルの測定結果を示す。図に示されるように、60MHz以下の周波数において信号成分の落ち込みがある。この信号成分の落ち込みは、電気信号を光信号に変換する際に、8B→10B変換を行うことにより生じるものである。したがって、1kHz以下のディザリング周波数を用いた場合、図16(a)に示される電気スペクトルを有するNRZ信号に比べて、波長制御信号のSNRを大幅に改善することができる。   FIG. 17 shows the measurement result of the electrical spectrum when a PN9 stage pseudo-random signal is inserted into the data frame of the GbE signal. As shown in the figure, there is a drop in the signal component at a frequency of 60 MHz or less. This drop of the signal component is caused by performing 8B → 10B conversion when converting an electrical signal into an optical signal. Therefore, when a dithering frequency of 1 kHz or less is used, the SNR of the wavelength control signal can be greatly improved as compared with the NRZ signal having the electrical spectrum shown in FIG.

図18(a)は、マンチェスター信号の電気スペクトルを表している。図に示されるように、データの信号スペクトルは、図16(b)のものとは異なり、信号ビットレートの2倍(=2B)まで拡がっているが、低周波成分に落ち込みが存在する。   FIG. 18A represents the electrical spectrum of the Manchester signal. As shown in the figure, the signal spectrum of the data is different from that of FIG. 16B and has spread to twice the signal bit rate (= 2B), but there is a drop in the low frequency component.

図18(b)は、マンチェスター信号の時間波形を表している。図に示されるように、この信号は、マーク(M)とスペース(S)の1ビットを、それぞれ、プラスとマイナスの振幅の組合せ、マイナスとプラスの振幅の組合せにより表すことにより生成される。ここで、これらの組合せとビットの関係は逆であってもよい。   FIG. 18B shows a time waveform of the Manchester signal. As shown in the figure, this signal is generated by representing one bit of mark (M) and space (S) by a combination of plus and minus amplitudes and a combination of minus and plus amplitudes, respectively. Here, the relationship between these combinations and bits may be reversed.

なお、直接変調DFB−LDのように、マイナスの振幅を有する電気信号によって光信号を生成できない場合もある。その場合には、図18(c)に示されるように、図18(b)の信号をバイアスすることにより光信号を生成することができる。   Note that there may be a case where an optical signal cannot be generated by an electric signal having a negative amplitude, as in the direct modulation DFB-LD. In that case, as shown in FIG. 18C, an optical signal can be generated by biasing the signal of FIG. 18B.

このように、本実施形態によれば、特定の信号を用いることで、波長制御信号のSNRを改善することができる。   Thus, according to this embodiment, the SNR of the wavelength control signal can be improved by using a specific signal.

(第7の実施形態)
図19に、本発明の第7の実施形態に従って波長透過手段およびディザリング手段としてMZI回路とAWGの2つを用いた例を示す。なお、図19は、図6、10または14に示す波長多重通信システムの一部を示している。
(Seventh embodiment)
FIG. 19 shows an example using two MZI circuits and AWGs as wavelength transmission means and dithering means according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 19 shows a part of the wavelength multiplexing communication system shown in FIG.

波長合分波器440は、波長多重された信号光を奇数番目の波長チャンルと偶数番目の波長チャネルとに分けるマッハツェンダ干渉計(MZI)回路441と、MZI回路の一方の出力ポート445に接続されたアレイ導波路回折格子(AWG)443と、MZI回路の他方の出力ポート446に接続されたアレイ導波路回折格子(AWG)444とから構成されている。このMZI回路および2つのAWGは、平面基板上の光導波路を用いて作製することができる。光導波路を用いると、波長透過特性を高精度に設定でき、MZI回路とAWGとを一体化して小型化し、低コストで生産可能となる利点がある。   The wavelength multiplexer / demultiplexer 440 is connected to a Mach-Zehnder interferometer (MZI) circuit 441 that separates wavelength-multiplexed signal light into odd-numbered wavelength channels and even-numbered wavelength channels, and one output port 445 of the MZI circuit. The arrayed waveguide diffraction grating (AWG) 443 and the arrayed waveguide diffraction grating (AWG) 444 connected to the other output port 446 of the MZI circuit. The MZI circuit and the two AWGs can be manufactured using an optical waveguide on a flat substrate. When an optical waveguide is used, there is an advantage that wavelength transmission characteristics can be set with high accuracy, the MZI circuit and the AWG are integrated and downsized, and can be produced at low cost.

MZI回路441のフリースペクタラルレンジ(FSR)、およびAWG443、444の波長チャネル間隔は、信号光波長の間隔の2倍に設定されている。MZI回路の一方の出力445は、奇数番目の波長信号光を出力し、その波長信号光を分波するAWG443に接続されている。MZI回路の他方の出力446は、偶数番目の波長信号光を出力し、その波長信号光を分波するAWG444に接続されている。このMZI回路および2つのAWG全体で、波長分波器440が構成されている。   The free spectral range (FSR) of the MZI circuit 441 and the wavelength channel interval of the AWGs 443 and 444 are set to twice the interval of the signal light wavelength. One output 445 of the MZI circuit is connected to an AWG 443 that outputs odd-numbered wavelength signal light and demultiplexes the wavelength signal light. The other output 446 of the MZI circuit is connected to an AWG 444 that outputs even-numbered wavelength signal light and demultiplexes the wavelength signal light. A wavelength demultiplexer 440 is configured by the MZI circuit and the two AWGs as a whole.

正弦波信号源162の出力電圧と中心波長設定器461から出力される直流電圧が加算器163で加算され、MZI回路441中に設けられた位相変調器442に加えられる。位相変調器442は、MZI回路の一方の光路の光路長を変化させることにより、MZI回路の周期的な透過中心波長全体をシフトさせることができる。位相変調器としては、光導波路の熱光学効果を利用する薄膜ヒーターが一般的であるが、電気光学効果等の他の光路を可変とする効果を用いても同様の効果が得られる。   The output voltage of the sine wave signal source 162 and the DC voltage output from the center wavelength setting unit 461 are added by the adder 163 and added to the phase modulator 442 provided in the MZI circuit 441. The phase modulator 442 can shift the entire periodic transmission center wavelength of the MZI circuit by changing the optical path length of one optical path of the MZI circuit. As the phase modulator, a thin film heater that uses the thermo-optic effect of an optical waveguide is generally used, but the same effect can be obtained by using an effect that makes other optical paths variable such as an electro-optic effect.

中心波長設定器461の出力は、MZI回路の透過中心波長が、波長多重された信号光の各チャネルの目標波長に一致させるか、透過光強度が大きく下がらない範囲でオフセットを与えるように設定する。この状態で正弦波信号を加えたときの波長分波器の動作を図20に示す。   The output of the center wavelength setting unit 461 is set so that the transmission center wavelength of the MZI circuit matches the target wavelength of each channel of the wavelength-multiplexed signal light or gives an offset within a range in which the transmitted light intensity does not greatly decrease. . The operation of the wavelength demultiplexer when a sine wave signal is applied in this state is shown in FIG.

波長λc1〜λc6は、波長多重された各信号光の安定化目標波長である。MZI回路の出力1(445)およびAWG1(443)の透過中心波長は、奇数番目の信号波長に、MZI回路の出力2(446)およびAWG2(444)の透過中心波長は、偶数番目の信号波長に合わせられている。波長分波器440の透過率は、MZI回路441とAWG443、444の透過率の積で決まるので、MZI回路中の位相変調器442へのディザリング信号入力のみで、波長分波器のすべての出力ポートの透過特性がディザリングされる。また、図20に示すように、MZI回路のFSR、すなわち透過波長周期が、波長多重信号のチャネル間隔の2倍となるため、波長分波器の各チャネルの透過帯域は広くなり、信号光の分波手段としても充分機能していることが分かる。   Wavelengths λc1 to λc6 are stabilization target wavelengths of the wavelength-division multiplexed signal lights. The transmission center wavelengths of the output 1 (445) and AWG1 (443) of the MZI circuit are odd-numbered signal wavelengths, and the transmission center wavelengths of the output 2 (446) and AWG2 (444) of the MZI circuit are even-numbered signal wavelengths. It is adapted to. Since the transmittance of the wavelength demultiplexer 440 is determined by the product of the transmittances of the MZI circuit 441 and the AWGs 443 and 444, all dithering signals are input to the phase modulator 442 in the MZI circuit. The transmission characteristics of the output port are dithered. Further, as shown in FIG. 20, since the FSR of the MZI circuit, that is, the transmission wavelength period is twice the channel interval of the wavelength division multiplexed signal, the transmission band of each channel of the wavelength demultiplexer becomes wider, and the signal light It can be seen that it also functions sufficiently as a demultiplexing means.

MZI回路中の薄膜ヒーターは、加熱部分の熱容量が小さいため、少ない電力で高速にディザリングを行うことができる。石英系光導波路回路により作製したMZI回路においては、8mWのヒーター電力振幅で、2GHz振幅の中心波長変化が得られた。また、100Hz以上のディザリング周波数まで波長変化が追従できることを確認した。   Since the thin film heater in the MZI circuit has a small heat capacity in the heated portion, it can perform dithering at high speed with low power. In the MZI circuit manufactured by the quartz optical waveguide circuit, a center wavelength change of 2 GHz amplitude was obtained with a heater power amplitude of 8 mW. Moreover, it was confirmed that the wavelength change can follow up to a dithering frequency of 100 Hz or more.

以上より、本実施形態により、低消費電力で高速のディザリングが可能な波長分波器を構成することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to configure a wavelength demultiplexer capable of high-speed dithering with low power consumption.

(第8の実施形態)
図21に、本発明の第8の実施形態に従ってディザリング手段としてAWG上に設けた薄膜ヒーターを用いた例を示す。なお、図21は、図6、10または14に示す波長多重通信システムの一部を示している。
(Eighth embodiment)
FIG. 21 shows an example using a thin film heater provided on the AWG as the dithering means according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. 21 shows a part of the wavelength multiplexing communication system shown in FIG.

波長分波器540は、波長多重された信号光を波長ごとに分波するアレイ導波路回折格子(AWG)541を備え、AWG541は、その表面に薄膜ヒーター543を備えている。波長分波器540は、平面基板上の光導波路を用いて作製することができる。薄膜ヒーター543は、AWG回路中のアレイ導波路543の表面に形成した金属等の伝導性薄膜および給電リード線である。伝導性薄膜の形成には、蒸着、スパッタリング、金属箔貼り付けなど一般の製膜プロセスが使用できる。   The wavelength demultiplexer 540 includes an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) 541 that demultiplexes wavelength-multiplexed signal light for each wavelength, and the AWG 541 includes a thin film heater 543 on the surface thereof. The wavelength demultiplexer 540 can be manufactured using an optical waveguide on a flat substrate. The thin film heater 543 is a conductive thin film such as a metal formed on the surface of the arrayed waveguide 543 in the AWG circuit and a power supply lead wire. For the formation of the conductive thin film, a general film forming process such as vapor deposition, sputtering, and metal foil pasting can be used.

正弦波信号源162の出力電力と中心波長設定器461から出力されている直流電圧を加算器163で加算して、薄膜ヒーター543に加えることで、アレイ導波路542の温度を周波数fで変調することができる。AWG541は、導波路材料の熱光学効果により透過中心波長がディザリングされる。   The output power of the sine wave signal source 162 and the DC voltage output from the center wavelength setting unit 461 are added by the adder 163 and applied to the thin film heater 543, thereby modulating the temperature of the arrayed waveguide 542 with the frequency f. be able to. The transmission center wavelength of the AWG 541 is dithered due to the thermo-optic effect of the waveguide material.

薄膜ヒーター543および薄膜ヒーターで加熱されるアレイ導波路542は、その厚さが共に数μmから数十μmと薄いため、熱容量が小さい。そのため、ディザリングに必要な電力は少なく、応答周波数も高くなる。石英系ガラス材料を用いたAWGと、金合金薄膜を用いた薄膜ヒーターとの組合せでは、400mWのヒーター電力振幅で、2GHz振幅の中心波長変化が得られた。また、10Hz以上のディザリング周波数まで波長変化が追従できることが確認した。   The thin film heater 543 and the arrayed waveguide 542 heated by the thin film heater have a small heat capacity because their thickness is as thin as several μm to several tens of μm. Therefore, less power is required for dithering and the response frequency is higher. In the combination of the AWG using the quartz glass material and the thin film heater using the gold alloy thin film, a center wavelength change of 2 GHz amplitude was obtained with a heater power amplitude of 400 mW. It was also confirmed that the wavelength change can follow up to a dithering frequency of 10 Hz or more.

本実施形態においては、波長分波器のAWGに薄膜ヒーターを付加するだけでよく、低コストで高速のディザリングが可能な波長分波器を構成することができる。   In this embodiment, it is only necessary to add a thin film heater to the AWG of the wavelength demultiplexer, and a wavelength demultiplexer capable of high-speed dithering at low cost can be configured.

以上、本発明について、具体的にいくつかの実施形態について説明したが、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形態は、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。例えば、第5の実施形態は、第2の実施形態に対して適用した例を示したが、第1の実施形態に対しても適用可能である。したがって、ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を必要に応じて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。   While the present invention has been described with respect to several specific embodiments, the embodiments described herein are merely illustrative in view of the many possible embodiments to which the principles of the present invention can be applied. It is not intended to limit the scope of the invention. For example, the fifth embodiment shows an example applied to the second embodiment, but the fifth embodiment can also be applied to the first embodiment. Therefore, the configuration and details of the embodiment exemplified herein can be changed as necessary 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.

波長ロッカを用いないで信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムの一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the wavelength multiplexing communication system which stabilizes the wavelength of signal light, without using a wavelength locker. 波長透過特性によって光信号の波長変化が強度変化に変換されるメカニズムを説明するための図であり、図2(a)は波長透過特性を示し、図2(b)はその1階微分特性を示している。It is a figure for demonstrating the mechanism by which the wavelength change of an optical signal is converted into an intensity | strength change by a wavelength transmission characteristic, FIG. 2 (a) shows a wavelength transmission characteristic, FIG.2 (b) shows the 1st-order differential characteristic. Show. 図1の光送信器における各部の信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform of each part in the optical transmitter of FIG. 図1の光送信器における各部の波長変化を示す図である。It is a figure which shows the wavelength change of each part in the optical transmitter of FIG. 図1の光受信器において電気信号に変換された各信号のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of each signal converted into the electrical signal in the optical receiver of FIG. 本発明の第1の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムの一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the wavelength multiplexing communication system which stabilizes the wavelength of signal light according to the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における波長透過特性のディザリングと光信号の中心波長の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the dithering of the wavelength transmission characteristic in the 1st Embodiment of this invention, and the center wavelength of an optical signal. 本発明の第1の実施形態における波長透過特性のディザリングによる光信号の強度変調成分について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the intensity | strength modulation component of the optical signal by the dithering of the wavelength transmission characteristic in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態におけるAWGの波長透過特性と波長制御信号の振幅特性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength transmission characteristic of AWG in the 1st Embodiment of this invention, and the amplitude characteristic of a wavelength control signal. 本発明の第2の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムの一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the wavelength division multiplexing communication system which stabilizes the wavelength of signal light according to the 2nd Embodiment of this invention. AWGの波長透過特性と半導体レーザを直接変調した場合の光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the optical transmission spectrum at the time of directly modulating the wavelength transmission characteristic of AWG and a semiconductor laser. 光信号のAWGの透過中心波長からの周波数ずれと相対光強度およびパワーペナルティとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the frequency shift from the transmission center wavelength of AWG of an optical signal, relative light intensity, and a power penalty. 光信号のAWGの透過中心波長からの周波数ずれとロスバジェットのペナルティとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the frequency shift from the transmission center wavelength of AWG of an optical signal, and the penalty of a loss budget. 本発明の第4の実施形態に従って波長制御信号を生成する光受信器の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the optical receiver which produces | generates a wavelength control signal according to the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムの一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the wavelength multiplexing communication system which stabilizes the wavelength of a signal beam | light according to the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態におけるスペクトルの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the spectrum in the 6th Embodiment of this invention. GbE信号のデータフレームに、PN9段の擬似ランダム信号を挿入したときの電気スペクトルの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of an electrical spectrum when inserting the pseudorandom signal of PN9 stage into the data frame of GbE signal. マンチェスター信号を示す図であり、図18(a)は、電気スペクトルであり、図18(b)は、時間波形であり、図18(c)は、バイアスした場合の時間波形である。FIG. 18A is a diagram showing a Manchester signal, FIG. 18A is an electrical spectrum, FIG. 18B is a time waveform, and FIG. 18C is a time waveform when biased. 本発明の第7の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムの一部を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows a part of wavelength multiplexing communication system which stabilizes the wavelength of a signal beam | light according to the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態における波長分波器の各部の波長透過特性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength transmission characteristic of each part of the wavelength demultiplexer in the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムの一部を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows a part of wavelength multiplexing communication system which stabilizes the wavelength of a signal beam | light according to the 8th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10−1〜N 光送信器
11 半導体レーザ
12 波長制御器
13 強度変調器
14 正弦波信号源
15 電流源
16 極性反転器
17 分周器
18 加算器
20 波長合波器
30 光ファイバ
40 波長分波器
50−1〜N 光受信器
51 光電気変換器
52 制御信号検出器
53 BPF1
54 掛け算器
55 LPF
56 BPF2
57 逓倍器
110−1〜N 光送信器
111 半導体レーザ
112 波長制御器
113 強度変調器
120 波長合波器
130 光ファイバ
140 波長分波器
150−1〜N 光受信器
151 光電気変換器
152 制御信号検出器
153 BPF
154 掛け算器
155 LPF
161 温度設定器
162 正弦波信号源
163 加算器
210−1〜N 光送信器
211 半導体レーザ
212 波長制御器
250−1 光受信器
251 光パワー検出器
252 掛け算器
253 加算器
350−1〜N 光受信器
351 光電気変換器
352 制御信号検出器
353 BPF
354 掛け算器
355 LPF
356 切替器
440 波長分波器
441 MZI回路
442 位相変調器
443,444 AWG
445,446 出力ポート
461 中心波長設定器
540 波長分波器
541 AWG
542 アレイ導波路
543 薄膜ヒーター
10-1 to N optical transmitter 11 semiconductor laser 12 wavelength controller 13 intensity modulator 14 sine wave signal source 15 current source 16 polarity inverter 17 frequency divider 18 adder 20 wavelength multiplexer 30 optical fiber 40 wavelength demultiplexing 50-1 to N Optical receiver 51 Photoelectric converter 52 Control signal detector 53 BPF1
54 Multiplier 55 LPF
56 BPF2
57 Multiplier 110-1 to N Optical Transmitter 111 Semiconductor Laser 112 Wavelength Controller 113 Intensity Modulator 120 Wavelength Multiplexer 130 Optical Fiber 140 Wavelength Demultiplexer 150-1 to N Optical Receiver 151 Photoelectric Converter 152 Control Signal detector 153 BPF
154 Multiplier 155 LPF
161 Temperature setting unit 162 Sine wave signal source 163 Adder 210-1 to N Optical transmitter 211 Semiconductor laser 212 Wavelength controller 250-1 Optical receiver 251 Optical power detector 252 Multiplier 253 Adder 350-1 to N light Receiver 351 Photoelectric converter 352 Control signal detector 353 BPF
354 Multiplier 355 LPF
356 Switcher 440 Wavelength demultiplexer 441 MZI circuit 442 Phase modulator 443,444 AWG
445, 446 Output port 461 Center wavelength setting unit 540 Wavelength demultiplexer 541 AWG
542 Arrayed Waveguide 543 Thin Film Heater

Claims (8)

送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させる波長透過手段と、
前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするディザリング手段と、
前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
前記光電気変換手段により変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するフィルタ手段と、
前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する波長制御信号を生成して、前記送信側にフィードバックする信号生成手段とを備え、
前記信号生成手段は、前記波長透過手段の透過中心波長から前記光信号伝搬した光ファイバ伝送路に許容されるロスバジェットの減少量が最小となる波長ずれの分だけオフセットする前記波長制御信号を生成して、前記送信側にフィードバックすることを特徴とする波長安定化装置。
Wavelength transmission means for transmitting an optical signal from the transmission side on the reception side with a predetermined wavelength transmission characteristic;
Dithering means for dithering the wavelength transmission characteristic on the receiving side at a predetermined frequency;
Photoelectric conversion means for converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electrical signal;
Filter means for extracting a signal of the predetermined frequency from the electrical signal converted by the photoelectric conversion means;
A signal generation means for generating a wavelength control signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmission side from the phase component and the amplitude component of the extracted signal, and feeding back to the transmission side;
The signal generating means offsets the wavelength control signal that is offset from the transmission center wavelength of the wavelength transmitting means by a wavelength shift that minimizes the amount of loss budget loss allowed in the optical fiber transmission path through which the optical signal has propagated. A wavelength stabilizing device generated and fed back to the transmitting side .
請求項1に記載の波長安定化装置において、
前記波長透過手段は、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させるアレイ導波路回折格子であり、
前記ディザリング手段は、前記アレイ導波路回折格子の波長透過特性を所定の周波数でディザリングし、
前記光電気変換手段は、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した複数の波長の光信号をそれぞれ複数の電気信号に変換し、
前記フィルタ手段および前記信号生成手段は、切替器を介して前記複数の電気信号に対して共通化するよう構成されたことを特徴とする波長安定化装置。
The wavelength stabilization device according to claim 1,
The wavelength transmission means is an arrayed waveguide diffraction grating that transmits an optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed with a predetermined wavelength transmission characteristic according to the wavelength,
The dithering means dithers the wavelength transmission characteristics of the arrayed waveguide grating at a predetermined frequency,
The photoelectric conversion means converts optical signals of a plurality of wavelengths that have transmitted the dithered wavelength transmission characteristics into a plurality of electrical signals, respectively.
The wavelength stabilizing device, wherein the filter unit and the signal generation unit are configured to share the plurality of electric signals via a switch.
請求項1及び2のいずれかに記載の波長安定化装置において、
前記波長透過手段は、第1の出力及び第2の出力を備えるマッハツェンダ干渉計回路と、前記第1の出力に接続された第1のアレイ導波路回折格子と、前記第2の出力に接続された第2のアレイ導波路回折格子とを有し、前記マッハツェンダ干渉計回路は、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて奇数番目の波長グループと偶数番目の波長グループとに分け、前記奇数番目の波長グループの光信号を前記第1の出力を介して出力し、前記偶数番目の波長グループの光信号を前記第2の出力を介して出力して、それぞれ第1の波長透過特性で透過させ、前記第1のアレイ導波路回折格子は、当該透過された前記奇数番目の波長グループの光信号を第2の波長透過特性で透過させ、前記第2のアレイ導波路回折格子は、当該透過された前記偶数番目の波長グループの光信号を第3の波長透過特性で透過させ、
前記ディザリング手段は、前記マッハツェンダ干渉計回路の前記第1の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするように構成されたことを特徴とする波長安定化装置。
In the wavelength stabilization apparatus in any one of Claim 1 and 2,
The wavelength transmitting means is connected to a Mach-Zehnder interferometer circuit having a first output and a second output, a first arrayed waveguide grating connected to the first output, and the second output. The Mach-Zehnder interferometer circuit divides an optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed into an odd-numbered wavelength group and an even-numbered wavelength group according to the wavelength. The optical signal of the odd-numbered wavelength group is output via the first output, the optical signal of the even-numbered wavelength group is output via the second output, and the first wavelength transmission The first arrayed waveguide diffraction grating transmits the transmitted optical signal of the odd-numbered wavelength group with a second wavelength transmission characteristic, and the second arrayed waveguide diffraction grating is Before that permeated The optical signal of the even-numbered wavelength group is transmitted at the third wavelength transmission characteristics,
The wavelength stabilizing device, wherein the dithering means is configured to dither the first wavelength transmission characteristic of the Mach-Zehnder interferometer circuit at a predetermined frequency.
請求項1ないしのいずれかに記載の波長安定化装置において、
前記信号生成手段は、前記光信号の波長が前記所定の波長透過特性の中心波長に一致するように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする波長安定化装置。
In the wavelength stabilization apparatus in any one of Claim 1 thru | or 3 ,
The wavelength stabilizing device, wherein the signal generating unit generates a signal for controlling the wavelength of the optical signal so that the wavelength of the optical signal matches the center wavelength of the predetermined wavelength transmission characteristic.
送信側からの光信号を受信側において所定の波長透過特性で透過させるステップと、
前記受信側の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするステップと、
前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換するステップと、
前記変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するステップと、
前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記送信側の光信号の波長を制御する波長制御信号を生成して、前記送信側にフィードバックするステップとを備え、
前記生成するステップは、前記波長透過手段の透過中心波長から前記光信号伝搬した光ファイバ伝送路に許容されるロスバジェットの減少量が最小となる波長ずれの分だけオフセットする前記波長制御信号を生成して、前記送信側にフィードバックすることを特徴とする波長安定化方法。
Transmitting an optical signal from the transmitting side with a predetermined wavelength transmission characteristic on the receiving side;
Dithering the receiving side wavelength transmission characteristics at a predetermined frequency;
Converting an optical signal transmitted through the dithered wavelength transmission characteristic into an electrical signal;
Extracting the signal of the predetermined frequency from the converted electrical signal;
Generating a wavelength control signal for controlling the wavelength of the optical signal on the transmission side from the phase component and amplitude component of the extracted signal, and feeding back to the transmission side,
The generating step offsets the wavelength control signal that is offset from the transmission center wavelength of the wavelength transmission means by a wavelength shift that minimizes the amount of loss budget loss allowed in the optical fiber transmission path through which the optical signal has propagated. A wavelength stabilization method comprising generating and feeding back to the transmission side .
請求項5に記載の波長安定化方法において、
前記透過させるステップは、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させ、
前記ディザリングするステップは、前記波長透過特性を所定の周波数でディザリングし、
前記変換するステップは、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した複数の波長の光信号をそれぞれ複数の電気信号に変換し、
前記複数の電気信号を切り替えて、前記抽出するステップおよび前記生成するステップを実行することを特徴とする波長安定化方法。
In the wavelength stabilization method according to claim 5,
The transmitting step transmits an optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed with a predetermined wavelength transmission characteristic according to the wavelength,
The dithering step dithers the wavelength transmission characteristic at a predetermined frequency;
The converting step converts optical signals of a plurality of wavelengths that have passed through the dithered wavelength transmission characteristics into a plurality of electrical signals, respectively.
A wavelength stabilization method, wherein the plurality of electrical signals are switched to perform the extracting step and the generating step.
請求項5及び6のいずれかに記載の波長安定化方法において、
前記透過させるステップは、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて奇数番目の波長グループと偶数番目の波長グループとに分けて、各波長グループの光信号を第1の波長透過特性で透過させるステップと、当該透過された奇数番目の波長グループの光信号をさらに波長ごとに分波してそれぞれ第2の波長透過特性で透過させるステップと、当該透過された偶数番目の波長グループの光信号をさらに波長ごとに分波してそれぞれ第3の波長透過特性で透過させるステップとを含み、
前記ディザリングするステップは、前記第1の波長透過特性をディザリングすることを特徴とする波長安定化方法。
In the wavelength stabilization method in any one of Claim 5 and 6,
The transmitting step divides an optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed into an odd-numbered wavelength group and an even-numbered wavelength group according to the wavelength, and the optical signal of each wavelength group has a first wavelength transmission characteristic. Transmitting the optical signal of the transmitted odd-numbered wavelength group for each wavelength and transmitting the optical signal with the second wavelength transmission characteristics, and transmitting the transmitted even-numbered wavelength group of the even-numbered wavelength group. Further demultiplexing the optical signal for each wavelength and transmitting each of the signals with a third wavelength transmission characteristic,
The dithering step comprises dithering the first wavelength transmission characteristic.
請求項ないしのいずれかに記載の波長安定化方法において、
前記生成するステップは、前記光信号の波長が前記波長透過特性の中心波長に一致するように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする波長安定化方法。
In the wavelength stabilization method in any one of Claim 5 thru | or 7 ,
The generating step generates a signal for controlling the wavelength of the optical signal so that the wavelength of the optical signal matches the center wavelength of the wavelength transmission characteristic.
JP2006322378A 2005-12-01 2006-11-29 Wavelength stabilization apparatus and wavelength stabilization method Expired - Fee Related JP5030205B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006322378A JP5030205B2 (en) 2005-12-01 2006-11-29 Wavelength stabilization apparatus and wavelength stabilization method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005348148 2005-12-01
JP2005348148 2005-12-01
JP2006322378A JP5030205B2 (en) 2005-12-01 2006-11-29 Wavelength stabilization apparatus and wavelength stabilization method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007181194A JP2007181194A (en) 2007-07-12
JP5030205B2 true JP5030205B2 (en) 2012-09-19

Family

ID=38305811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006322378A Expired - Fee Related JP5030205B2 (en) 2005-12-01 2006-11-29 Wavelength stabilization apparatus and wavelength stabilization method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5030205B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5740137B2 (en) * 2010-10-29 2015-06-24 富士通株式会社 Communication apparatus, multiplex communication apparatus, communication system, and communication method
CN107994949B (en) * 2017-11-24 2019-06-25 中国电子科技集团公司第四十四研究所 Multi-channel wide band microwave optical transmission chain receiving end phase stabilizing device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0851411A (en) * 1994-08-08 1996-02-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Frequency multiplexed light source
JP3287214B2 (en) * 1996-03-27 2002-06-04 日本電信電話株式会社 Multi-channel optical frequency stabilizer
JP2000147281A (en) * 1998-11-12 2000-05-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical multiplexer/demultiplexer
JP3517137B2 (en) * 1998-12-10 2004-04-05 株式会社東芝 Wavelength control circuit
JP3472247B2 (en) * 2000-08-23 2003-12-02 日本電信電話株式会社 Waveguide type optical multiplexer / demultiplexer
JP2003035830A (en) * 2001-05-15 2003-02-07 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical wavelength multiplexer/demultiplexer
JP4150193B2 (en) * 2002-03-01 2008-09-17 松下電器産業株式会社 Wavelength control apparatus and wavelength control method
JP4145726B2 (en) * 2003-06-05 2008-09-03 三菱電機株式会社 Optical multiplex transmission system, optical multiplex transmitter, and optical multiplex receiver
JP4652723B2 (en) * 2004-06-01 2011-03-16 三菱電機株式会社 Optical add / drop multiplexer, optical add / drop multiplexer, wavelength division multiplexing transmission system, and wavelength multiplexing transmission system control method
JP2007158251A (en) * 2005-12-08 2007-06-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wavelength stabilization apparatus and wavelength stabilization method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007181194A (en) 2007-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003244102A (en) Optical band constriction transmitting apparatus and optical residual sideband transmitting apparatus
JP4813963B2 (en) Optical transmitter, optical repeater, optical transmission system, and optical transmission method in wavelength division multiplexing transmission
JP2000236302A (en) Optical digital reproducing device
JP2007158415A (en) Optical transmitter
US9124371B2 (en) Apparatus to control carrier spacing in a multi-carrier optical transmitter
JP4827672B2 (en) WDM optical transmission system and WDM optical transmission method
US6891995B2 (en) Wavelength division multiplex transmission system
JP5445132B2 (en) Optical signal processing device
JP5786565B2 (en) Optical multiplexer and optical network system
JP2006072354A (en) Wavelength-tracking dispersion compensator
US20120087659A1 (en) Wavelength Aligning Multi-Channel Optical Transmitters
JP2003060578A (en) Optical transmitter, optical receiver and optical wavelength division multiplexing system
JP2008193257A (en) Transmission system and transmission method
JPWO2008007615A1 (en) Synchronous optical signal generator and synchronous optical signal generation method
US20100150568A1 (en) Optical transceiver optimizing transfer characteristic of optical interferometer and method of optimizing transfer characteristic of optical interferometer of optical transceiver
JP5030205B2 (en) Wavelength stabilization apparatus and wavelength stabilization method
JP4331949B2 (en) Wavelength division multiplexing optical transmission equipment
JP5700965B2 (en) Optical transmitter, optical transceiver, and optical transmission system
JP4891016B2 (en) Compensation of crosstalk in WDM transmission
JP3447664B2 (en) Optical transmitter and optical transmitter control method
JP4150193B2 (en) Wavelength control apparatus and wavelength control method
EP3185443B1 (en) A wavelength division multiplexed telecommunication system with automatic compensation of chromatic dispersion
JP2007158251A (en) Wavelength stabilization apparatus and wavelength stabilization method
US20120082467A1 (en) Optical transmitter, optical transmission device, and method of controlling optical transmitter
JP2009033556A (en) Optical transmitter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090122

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20100517

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20100517

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20100908

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110218

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110722

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110920

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111111

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120209

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20120216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120418

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120621

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5030205

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150706

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees