JP5404434B2 - 位相制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1に係る位相制御装置の構成図である。
Claims (14)
- レーザ光を発生する第1レーザ光源、
強度変調を与えるための変調信号を発生する第1変調信号発生器、
前記第1レーザ光源からのレーザ光と前記第1変調信号発生器からの変調信号とが入力されて、前記変調信号に応じ、前記レーザ光に強度変調を与える第1光変調器、
前記第1光変調器からの強度変調されたレーザ光が入力されて、当該レーザ光の位相を調整し出力する第1光移相器、および、
前記第1光移相器から位相が調整されたレーザ光が入力されて、当該レーザ光を直接検波した後、当該レーザ光に強度変調されていた電気信号を取り出す光電変換器
で構成される、複数のレーザ光伝送線路と、
レーザ光を発生する第2レーザ光源を有し、前記複数のレーザ光伝送線路を伝送する前記変調信号の位相を制御するための所望の位相の情報を有するレーザ光を出力する所望位相出力系と、
前記第2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3レーザ光源と、
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3変調信号発生器からの変調信号に応じて、前記第3レーザ光源からのレーザ光に対して強度変調を与えて前記所望位相出力系に入力する第2光変調器と、
前記所望位相出力系から出力される前記所望の位相の情報を有するレーザ光が入力され、当該レーザ光を直接検波した後、当該レーザ光に強度変調されていた電気信号を取り出して前記所望の位相として出力する前記第2光電変換器と、
前記第2光電変換器によって取り出された前記所望の位相と、前記複数のレーザ光伝送線路を伝送している変調信号の位相とを比較し、前記複数のレーザ光伝送線路からの変調信号の位相が、前記所望位相出力系からの信号の位相と一致するように、前記第1光移相器において、レーザ光の位相を調整するために用いるための制御信号を出力する位相比較器と
を備え、
前記制御信号を、前記複数のレーザ光伝送線路のそれぞれの前記第1光移相器の制御信号として共有することで、前記複数のレーザ光伝送線路のそれぞれの前記光電変換器からの電気信号の位相を前記所望位相出力系からの前記所望の位相に制御する位相制御装置であって、
前記所望位相出力系が、
前記第2レーザ光源と、
前記第2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、
前記光分岐器から出力される2つのレーザ光のうちの一方のレーザ光を第1のポートから入力して第2のポートから出力するとともに、前記第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分離手段と、
前記光分離手段の第2のポートから出力されたレーザ光と、前記第2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、
前記光合波器から出力された前記レーザ光の位相を調整して出力する第2光移相器と、
前記第2光移相器から出力された前記レーザ光を波長の違いで分離して、分離した一方のレーザ光を、前記所望の位相の情報を有するレーザ光として、前記第2光電変換器に出力する光分波器と、
前記光分波器で分離された他方のレーザ光を1つのポートから入力し、それが入力されたポートと同じポートから出力して、前記光分波器、前記第2光移相器および前記光合波器を介して前記光分離手段の前記第2のポートへ入力するレーザ光方向変換手段と、
周波数シフトさせるための変調信号を発生する第2変調信号発生器と、
前記光分離手段の前記第3のポートから出力された前記レーザ光を、前記第2変調信号発生器からの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、
前記光分岐器から出力される2つのレーザ光のうちの前記光分離手段に入力されなかった他方のレーザ光と前記周波数シフタからのレーザ光とが入力され、それらを合波して、出力する光カプラと、
前記光カプラから合波されて出力された前記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2変調信号発生器からの変調信号の位相と、前記光受信器からのビート信号の位相とを比較することで、前記光分岐器から出力された2つのレーザ光のうちの前記光分離手段を経由して前記第2光移相器を通過した前記一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、前記第2光移相器における前記位相の調整に用いる制御信号として前記第2光移相器に対して出力する位相検波器と
を備え、
前記位相検波器からの前記信号に基づいて前記第2光移相器により前記レーザ光の位相を調整することで、前記光分波器が出力する前記レーザ光の前記所望の位相を安定化させる
ことを特徴とする位相制御装置。 - 前記所望位相出力系において、
前記光分離手段は、入射するレーザ光を、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から構成され、
前記レーザ光方向変換手段は、入射するレーザ光の偏光面を45°回転させ、往復で90°回転させる、ファラデーローテータ反射器から構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の位相制御装置。 - 前記所望位相出力系において、
前記第2レーザ光源は、複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源からの出力光を合波させるための光合波器とから構成されており、
前記光カプラと前記光受信器との間に、前記光カプラから入力される前記複数のレーザ光源からの出力光を分波させるための光分波器が設けられ、
前記光受信器は、前記光分波器で分波させた後の複数のレーザ光をそれぞれ電気信号に変換させるための複数の光受信器から構成され、
前記位相検波器は、前記第2変調信号発生器からの変調信号の位相と、各前記複数の光受信器からのビート信号の位相とを、それぞれ比較することで、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から構成され、
前記複数の位相検波器と前記第2光移相器との間に、前記複数の位相検波器からの信号に情報として含まれる位相の値のうち、2つの値の差を検出し、この差と予め設定された位相差とが一致するように前記第2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器が設けられている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の位相制御装置。 - 前記所望位相出力系において、
前記第2レーザ光源は、1つのレーザ光源と、変調が入力され、前記1つのレーザ光源からの出力光に対して当該変調信号に応じて強度変調を与える第3光変調器と、前記第3光変調器により強度変調を与えるための前記変調信号を発生する第4変調信号発生器とから構成されており、
前記光カプラと前記光受信器との間に、前記光カプラから入力される前記複数のレーザ光源からの出力光を分波させるための光分波器が設けられ、
前記光受信器は、前記光分波器で分波させた後の複数のレーザ光をそれぞれ電気信号に変換させるための複数の光受信器から構成され、
前記位相検波器は、前記第2変調信号発生器からの変調信号の位相と、各前記複数の光受信器からのビート信号の位相とを、それぞれ比較することで、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から構成され、
前記複数の位相検波器と前記第2光移相器との間に、前記複数の位相検波器からの信号に情報として含まれる位相の値のうち、2つの値の差を検出し、この差と予め設定された位相差とが一致するように前記第2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器が設けられている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の位相制御装置。 - 前記所望位相出力系において、
前記位相検波器と前記位相差検出器との間および前記位相検波器と前記第2光移相器との間に設けられた第1のスイッチと、
前記第1のスイッチと前記第2光移相器との間および前記位相差検出器と前記第2光移相器との間に設けられた第2のスイッチと
をさらに備え、
それらのスイッチの切り替えにより、前記第2光移相器でレーザ光の位相を調整するための前記信号として、前記位相検波器からの信号か、前記位相差検出器からの信号かの、いずれか一方を、前記第2光移相器に入力することを特徴とする請求項3または4に記載の位相制御装置。 - レーザ光を発生する第1レーザ光源、
強度変調を与えるための変調信号を発生する第1変調信号発生器、
前記第1レーザ光源からのレーザ光と前記第1変調信号発生器からの変調信号とが入力されて、前記変調信号に応じ、前記レーザ光に強度変調を与える第1光変調器、
前記第1光変調器からの強度変調されたレーザ光が入力されて、当該レーザ光の位相を調整し出力する第1光移相器、および、
前記第1光移相器から位相が調整されたレーザ光が入力されて、当該レーザ光を直接検波した後、当該レーザ光に強度変調されていた電気信号を取り出す光電変換器
で構成される、複数のレーザ光伝送線路と、
レーザ光を発生する第2レーザ光源を有し、前記複数のレーザ光伝送線路を伝送する前記変調信号の位相を制御するための所望の位相の情報を有するレーザ光を出力する所望位相出力系と、
前記第2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3レーザ光源と、
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3変調信号発生器からの変調信号に応じて、前記第3レーザ光源からのレーザ光に対して強度変調を与えて前記所望位相出力系に入力する第2光変調器と、
前記所望位相出力系から出力される前記所望の位相の情報を有するレーザ光が入力され、当該レーザ光を直接検波した後、当該レーザ光に強度変調されていた電気信号を取り出して前記所望の位相として出力する前記第2光電変換器と、
前記第2光電変換器によって取り出された前記所望の位相と、前記複数のレーザ光伝送線路を伝送している変調信号の位相とを比較し、前記複数のレーザ光伝送線路からの変調信号の位相が、前記所望位相出力系からの信号の位相と一致するように、前記第1光移相器において、レーザ光の位相を調整するために用いるための制御信号を出力する位相比較器と
を備え、
前記制御信号を、前記複数のレーザ光伝送線路のそれぞれの前記第1光移相器の制御信号として共有することで、前記複数のレーザ光伝送線路のそれぞれの前記光電変換器からの電気信号の位相を前記所望位相出力系からの前記所望の位相に制御する位相制御装置であって、
前記所望位相出力系において、
前記第2レーザ光源が、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ものであって、
前記所望位相出力系が、
前記第2レーザ光源と、
前記第2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変調信号発生器と、
前記第2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、
前記光分岐器から出力される2つのレーザ光のうちの一方のレーザ光を第1のポートから入力して第2のポートから出力するとともに、前記第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分離手段と、
前記光分離手段の第2のポートから出力されたレーザ光と、前記第2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、
前記光合波器から出力された前記レーザ光の位相を調整して出力する第2光移相器と、
前記第2光移相器から出力された前記レーザ光を波長の違いで分離して、分離した一方のレーザ光を、前記所望の位相の情報を有するレーザ光として、前記第2光電変換器に出力する光分波器と、
前記光分波器で分離された他方のレーザ光を1つのポートから入力し、それが入力されたポートと同じポートから出力して、前記光分波器、前記第2光移相器および前記光号波器を介して前記光分離手段の前記第2のポートへ入力するレーザ光方向変換手段と、
前記光分岐器から出力される2つのレーザ光のうちの前記光分離手段に入力されなかった他方のレーザ光と前記光分離手段の前記第3のポートからのレーザ光とが入力され、それらを合波して、出力する光カプラと、
前記光カプラから合波されて出力された前記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、前記第2光移相器における、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レーザ光の位相を調整するための制御信号として出力する周波数検出器と
を備え、
前記周波数検出器からの前記信号に基づいて前記第2光移相器により前記レーザ光の位相を調整することで、前記光分波器が出力する前記レーザ光の前記所望の位相を安定化させる
ことを特徴とする位相制御装置。 - 前記第1レーザ光源から発生するレーザ光が前記光電変換器に到達するまでの間の前記複数のレーザ光伝送線路のうちの少なくとも一つの経路に光ファイバが用いられることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載の位相制御装置。
- 前記第2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請求項1から7までのいずれか1項に記載の位相制御装置。
- 前記第2光変調器と前記光合波器との間、前記光分岐器と前記光分離手段との間、前記光分離手段と前記光合波器との間、前記レーザ光方向変換手段と前記光分波器との間、前記光分波器と前記第2光電変換器との間、前記光分離手段と前記周波数シフタとの間、前記周波数シフタと前記光カプラとの間、および、前記光カプラと前記光受信器との間の、少なくとも一つの光路長を短くしたことを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の位相制御装置。
- 前記第2光変調器と前記光合波器との間、前記光分岐器と前記光分離手段との間、前記光分離手段と前記光合波器との間、前記レーザ光方向変換手段と前記光分波器との間、前記光分波器と前記第2光電変換器との間、前記光分離手段と前記光カプラとの間、および、前記光カプラと前記光受信器との間の、少なくとも一つの光路長を短くしたことを特徴とする請求項6から8までのいずれか1項に記載の位相制御装置。
- 前記第2光移相器は、前記光分離手段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請求項1から10までのいずれか1項に記載の位相制御装置。
- 前記所望位相出力系の前記第2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請求項1から11までのいずれか1項に記載の位相制御装置。
- 前記所望位相出力系の前記第2レーザ光源からのレーザ光が、前記光受信器に到達するまでの間の経路に、このレーザ光の伝送により生じた分散に対して符合が逆の分散を与えることで当該分散を打ち消す分散補償器を含むことを特徴とする請求項3から11までのいずれか1項に記載の位相制御装置。
- 前記所望位相出力系の前記第2レーザ光源を構成している複数のレーザ光源から前記光受信器までの間を、前記第2レーザ光源を構成している複数のレーザ光源から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、前記位相差検出器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請求項3または5に記載の位相制御装置。
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