JP5334619B2 - 光路長制御装置 - Google Patents
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図1はこの発明の実施の形態1による光路長制御装置の構成図である。レーザ光源1は、レーザ光を発生し、変調信号発生器24は、光変調器23で変調を施すためのRF信号を発生する。光変調器23は、レーザ光源1からのレーザ光を、変調信号発生器24から与えられるRF信号に応じて強度変調し、変調後のレーザ光を光合波器7に伝送する。この変調されたレーザ光を以下では信号光と称し、本装置では、この信号光に変調されているRF信号の位相を所望の位相と一致させるために光路長を制御するものとする。なお、このことは以降の他の実施の形態においても当てはまるとする。
図3は、この発明の実施の形態2による光路長制御装置の構成図である。図3の構成は、図1の構成に対して、光スイッチ4、光バランスト受信器14、位相検波器16、スイッチ(a)17、メモリ18、位相差検出器・メモリ用トリガ信号発生器22を設けず、光合波器31と、光分波器32と、光分波器33と、光バランスト受信器34と、光バランスト受信器35と、位相検波器36と、位相検波器37と、位相差検出器用トリガ信号発生器38を設けている。
図4は、この発明の実施の形態3による光路長制御装置の構成図である。図4の構成は、図1の構成に対して、光サーキュレータ6、光サーキュレータ10を設けず、PBS(偏光ビームスプリッタ)41、ファラデーローテーター反射器42を設けている。また、光分岐器5と光カプラ13との間で偏波面が90°回転するように光ファイバを接続している。
図5は、この発明の実施の形態4による光路長制御装置の構成図である。図5の構成は、図1の構成に対して、レーザ光源3を設けず、光変調器51、変調信号発生器52、光分波器53を設けている。
図6は、この発明の実施の形態5による光路長制御装置の構成図である。図6の構成は、図1の構成に対して、スイッチ(b)61、スイッチ(c)62、スイッチ(b)・スイッチ(c)切り替え信号発生器63をさらに設けている。スイッチ(b)・スイッチ(c)切り替え信号発生器63は、スイッチ(b)61および・スイッチ(c)62を切り替えるための信号を発生し、スイッチ(b)61およびスイッチ(c)62に伝送する。スイッチ(b)61およびスイッチ(c)62は、スイッチ(b)・スイッチ(c)切り替え信号発生器63からの信号が受信されない場合は、スイッチ(b)61から直接スイッチ(c)62に接続されている経路か、それ以外のもう一方の経路のうち直前に接続されている方に伝送するが、スイッチ(b)・スイッチ(c)切り替え信号発生器63からの信号を受信すると、スイッチを切り替え、他方に経路を変更して位相検波器16からの信号を伝送する。その他の構成については、前述の実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
図7は、この発明の実施の形態6による光路長制御装置の構成図である。図7の構成は、図1の構成に対して、レーザ光源2、レーザ光源3、光スイッチ4、周波数シフタ12、基準信号源15、位相検波器16、スイッチ(a)17、メモリ18、位相差検出器19、光スイッチ・スイッチ(a)切り替え信号発生器21、位相差検出器・メモリ用トリガ信号発生器22を設けず、FMCWレーザ光源71、レーザ光源周波数変調信号発生器72、周波数検出器73を設けている。
Claims (16)
- レーザ光を発生する第1レーザ光源と、
切り替え信号の受信に基づいて前記レーザ光に対して切り替え前の伝送路とは別の伝送路に変更する光スイッチと、
前記光スイッチを切り替えるための切り替え信号を発生する光スイッチ切り替え信号発生器と、
前記光スイッチからのレーザ光を2つに分岐する光分岐器と、
前記光分岐器からのレーザ光を第1のポートから入力して第2のポートへ出力し、第2のポートから入力されるレーザ光を第3のポートへ出力する光サーキュレータと、
前記光サーキュレータを通過したレーザ光を光路長を変化させることで所定の位相に調整して出力する光移相器と、
前記光サーキュレータを通過したレーザ光を、入力方向と逆方向にして、入力されるポートと同じポートから出力するレーザ光方向変換手段と、
前記光サーキュレータを通過したレーザ光を、入力される変調信号の周波数に応じて周波数シフトして出力する周波数シフタと、
前記周波数シフタで周波数シフトさせるための変調信号を発生する第1変調信号発生器と、
前記光サーキュレータを通過したレーザ光と、前記光分岐器からの光サーキュレータを通過しないレーザ光とを合波して出力する光カプラと、
前記光カプラで合波された光をヘテロダイン検波し、前記光カプラに入力された2つのレーザ光のビート信号を取り出して電気信号に変換する光受信器と、
前記第1変調信号発生器からの信号と、前記光受信器からのビート信号との位相を比較することで、前記光分岐器で分岐したレーザ光のうち、前記光移相器を通過する方のレーザ光の位相を検波し、この位相の情報を含んだ信号を出力する位相検波器と、
前記光スイッチで切り替える前に得られる位相検波器からの信号に情報として含まれる位相の値と、前記光スイッチで切り替えた後に得られる位相検波器からの信号に情報として含まれる位相の値との差を検出し、検出される位相差と予め設定された位相差とが一致するように前記光移相器でレーザ光の位相を調整するための信号を出力する位相差検出手段と
を備え、
前記第1レーザ光源は、異なる波長を有する複数のレーザ光を含む
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1に記載の光路長制御装置において、
前記光スイッチの代わりに、前記第1レーザ光源からの複数のレーザ光を合波して出力する光合波器を設け、
前記光合波器で合波したレーザ光に対し、前記第1レーザ光源から発生されるレーザ光の波長の違いで分離して出力する複数の第1光分波器をさらに備え、
前記光受信器の代わりに、前記複数の第1光分波器で分離されたレーザ光のうち、同一の波長どうしでそれぞれヘテロダイン検波し、前記光カプラに入力された2つのレーザ光のビート信号を取り出して電気信号に変換する複数の光受信器を設け、
前記位相検波器の代わりに、前記複数の光受信器からのビート信号と前記第1変調信号発生器からの信号との位相を比較することで、前記光分岐器で分岐したレーザ光のうち、前記光移相器を通過する方のレーザ光の位相を検波し、この位相の情報を含んだ信号を出力する複数の位相検波器を設け、
前記複数の位相検波器により前記複数のレーザ光の位相を同時に検波し、この複数の位相検波器からの出力信号を前記位相差検出手段に伝送する
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1または2に記載の光路長制御装置において、
前記第1レーザ光源から発生するレーザ光と異なる波長を有するレーザ光を発生する第2レーザ光源と、
入力される変調信号に応じて、前記第2レーザ光源からのレーザ光に対して強度変調を与える第1光変調器と、
前記第1光変調器で強度変調を与えるための変調信号を発生する第2変調信号発生器と、
前記光分岐器で分岐したレーザ光のうち、前記光移相器を通過する方のレーザ光と、前記第1光変調器からのレーザ光とを合波して出力する光合波器と、
前記光合波器で合波され前記光移相器を通過したレーザ光を波長の違いで分離して出力する第2光分波器と、
前記第2光分波器で分波されたレーザ光のうち、前記第1光変調器からのレーザ光を直接検波により電気信号に変換して出力する光電変換器と
をさらに備え、
前記光移相器によるレーザ光の位相の調整により、前記光合波器から前記第2光分波器までの間の光路長を一定に制御することで、前記光電変換器からの電気信号の位相を安定化させる
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1から3までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
前記光サーキュレータの代わりに、入射するレーザ光に対して、2つの直交する偏光成分に分離して出射する偏光ビームスプリッタを設けると共に、
前記レーザ光方向変換手段としてファラデーローテーター反射器を用いた
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1から4までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
前記第1レーザ光源に対して入力される変調信号に応じて強度変調を与える第2光変調器と、
前記第2光変調器で強度変調を与えるための変調信号を発生する第3変調信号発生器と、
前記第2光変調器で出力された複数のレーザ光を波長の違いで分離して出力する第3光分波器と
をさらに備えることを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1から5までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
切り替え信号の受信に基づいて、接続されている2つの伝送路のうち、切り替え前の伝送路と別の伝送路に変更するスイッチを、前記位相検波器と前記光移相器との間に2つ設け、
スイッチの切り替えにより、前記位相検波器で検波した位相と予め設定された位相とが一致するように前記光移相器でレーザ光の位相を調整するための信号と、前記位相差検出手段からの信号とのいずれかを前記光移相器8に入力する
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1に記載の光路長制御装置において、
前記第1レーザ光源および前記光スイッチの代わりに設けられたFMCWレーザ光源であって、入力される変調信号に応じて時間とともに連続的に周波数が変化するレーザ光を発生するFMCWレーザ光源と、
前記光スイッチ切り替え信号発生器、前記周波数シフタ、前記位相検波器および前記位相差検出手段の代わりに設けられたレーザ光源周波数変調信号発生器であって、前記FMCWレーザ光源で発生するレーザ光の発生周波数を時間とともに連続的に変化させるための変調信号を発生するレーザ光源周波数変調信号発生器と、
前記FMCWレーザ光源からのレーザ光を2つに分岐する光分岐器と、
前記光分岐器からのレーザ光を第1のポートから入力して第2のポートへ出力し、第2のポートから入力されるレーザ光を第3のポートへ出力する光サーキュレータと、
前記光サーキュレータを通過したレーザ光を光路長を変化させることで所定の位相に調整して出力する光移相器と、
前記光サーキュレータを通過したレーザ光を、入力方向と逆方向にして、入力されるポートと同じポートから出力するレーザ光方向変換手段と、
前記光サーキュレータを通過したレーザ光と、前記光分岐器からの光サーキュレータを通過しないレーザ光とを合波して出力する光カプラと、
前記光カプラで合波された光をヘテロダイン検波し、前記光カプラに入力された2つのレーザ光のビート信号を取り出して電気信号に変換する光受信器と、
前記位相検波器および前記位相差検出手段の代わりに設けられた周波数検出器であって、前記光受信器からの時間とともに変化するビート信号の周波数を検出し、この周波数の情報を含んだ信号を検出し、この周波数と予め設定された所望の周波数とが一致するように前記光移相器でレーザ光の位相を調整するための信号を出力する周波数検出器と
を備えることを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項3から7までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
前記第1レーザ光源と光合波器の間、前記光分岐器と前記光サーキュレータの間、前記光サーキュレータと前記光合波器の間、前記レーザ光方向変換手段と前記第2光分波器の間および前記第2光分波器と前記光電変換器の間の少なくとも一つの光路長を短くした
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1から8までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
前記第1レーザ光源から発生するレーザ光が前記光受信器に到達するまでの間の経路に、光ファイバが用いられる
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1から9までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
前記光移相器は、前記光サーキュレータと前記レーザ光方向変換手段との間に設けられた
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1から10までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
前記光カプラは、入力される2つのレーザ光を位相差90°ハイブリッドで合波させ、2つに分岐して出力し、
前記光受信器として、前記光カプラによる合波後の2つの出力光を自乗検波してその差を取り出すことで、前記光カプラに入力された2つのレーザ光のビート信号を電気信号に変換して出力する光バランスト受信器を用いた
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項11に記載の光路長制御装置において、
少なくとも1つの前記光バランスト受信器に入力される2つのレーザ光に関して、前記光カプラから出力されて前記光バランスト受信器に入力されるまでの間で、互いの光路の長さを等しく設定したことを特徴とする光路長制御装置。
- 請求項11または12に記載の光路長制御装置において、
前記光カプラによる出力光の分岐比を1対1に設定した
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1から13までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
前記第1レーザ光源から発生するレーザ光が、前記光受信器に到達するまでの間の経路に、このレーザ光の波長における分散の値が小さくなるように調整された分散シフト光ファイバを含む
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1から14までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
前記第1レーザ光源から発生するレーザ光が、前記光受信器に到達するまでの間の経路に、レーザ光の伝送により生じた分散と符合が逆の分散を与えることで、この分散を打ち消す分散補償器を含む
ことを特徴とする光路長制御装置。 - 請求項1から15までのいずれか1項に記載の光路長制御装置において、
前記第1レーザ光源から前記光受信器までの間に、前記レーザ光源からの複数のレーザ光が伝送される際に生じる分散による位相差を、前記位相差検出手段において位相差を検出する際に、あらかじめ補償しておく機能を含む
ことを特徴とする光路長制御装置。
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