JPH08313852A - 多重電磁放射出力信号生成装置とその方法 - Google Patents
多重電磁放射出力信号生成装置とその方法Info
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- JPH08313852A JPH08313852A JP8039246A JP3924696A JPH08313852A JP H08313852 A JPH08313852 A JP H08313852A JP 8039246 A JP8039246 A JP 8039246A JP 3924696 A JP3924696 A JP 3924696A JP H08313852 A JPH08313852 A JP H08313852A
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 位相変調（ＰＭ）を用いてスペクトルを拡張
する技術を提供する。 【解決手段】 本発明の光学装置では、レーザ出力信号
の位相は、１つあるいは複数の変調信号により外部から
変調される。レーザ出力信号の各振幅は所定の周波数範
囲に亘ってほぼ等しいスペクトル成分を有するような出
力スペクトルを生成するよう選択される。この所定の周
波数範囲は、レーザのソース周波数を中心として周波数
のくし歯状になる。各周波数の駆動信号は、他の駆動信
号から離れた周波数を有するよう選択され、変調信号の
出力スペクトル内の隣接するスペクトル成分は、特定の
伝送波長におけるＳＢＳ相互作用バンド幅を越えるよう
な周波数間隙を有するように生成される。
する技術を提供する。 【解決手段】 本発明の光学装置では、レーザ出力信号
の位相は、１つあるいは複数の変調信号により外部から
変調される。レーザ出力信号の各振幅は所定の周波数範
囲に亘ってほぼ等しいスペクトル成分を有するような出
力スペクトルを生成するよう選択される。この所定の周
波数範囲は、レーザのソース周波数を中心として周波数
のくし歯状になる。各周波数の駆動信号は、他の駆動信
号から離れた周波数を有するよう選択され、変調信号の
出力スペクトル内の隣接するスペクトル成分は、特定の
伝送波長におけるＳＢＳ相互作用バンド幅を越えるよう
な周波数間隙を有するように生成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置に関し、
特に、伝送用光ファイバ内の誘導ブリリュアン散乱を抑
制する光ソースに関する。
特に、伝送用光ファイバ内の誘導ブリリュアン散乱を抑
制する光ソースに関する。
【０００２】
【従来の技術】光伝送システム、特に再生機を用いない
光ファイバの長距離伝送システムにおいては、できるだ
け高い光学パワーを伝送用ファイバに注入することが重
要である。ところが特定の波長で使用できる光パワーの
量は伝送媒体に関連する非線形現象により制限される。
このような非線形現象には誘導ブリリュアン散乱（stim
ulated Brillouin scattering （ＳＢＳ））と誘導ラマ
ン散乱と自己位相変調と、四光子ミキシングとクロス位
相変調が含まれる。これらの非線形現象は、光学信号の
品質を劣化させ、伝送システムで伝送させるデータのビ
ットエラー率を増加させる。
光ファイバの長距離伝送システムにおいては、できるだ
け高い光学パワーを伝送用ファイバに注入することが重
要である。ところが特定の波長で使用できる光パワーの
量は伝送媒体に関連する非線形現象により制限される。
このような非線形現象には誘導ブリリュアン散乱（stim
ulated Brillouin scattering （ＳＢＳ））と誘導ラマ
ン散乱と自己位相変調と、四光子ミキシングとクロス位
相変調が含まれる。これらの非線形現象は、光学信号の
品質を劣化させ、伝送システムで伝送させるデータのビ
ットエラー率を増加させる。
【０００３】このＳＢＳは、シリカ系光ファイバと狭い
ライン幅（通常１ＭＨｚ以下）の光ソースで、０．１μ
ｍから１．６μｍの範囲で動作するような伝送システム
においては、特に注意を払わなければならない非線形現
象である。その理由は、この対応する波長内のブリリュ
アンライン幅は、１５ＭＨｚと４０ＭＨｚの間にあるか
らである。このＳＢＳは、シングルモード光ファイバで
用いられる１ｍＷ程度の低いパワーレベルに対しては特
に問題である。ＳＢＳの為に効率は、光ソースのライン
幅が増加するにつれて減少する。したがって光変調を介
して光ソースのスペクトルを人為的に拡張することは、
例えばＳＢＳのしきい値を増加させる手段として役立
つ。このＳＢＳパワーのしきい値は、入力光ポンプ信号
のパワーが背景ストークス信号のパワーに等しくなる点
における入力光ポンプ信号パワーレベルとして定義す
る。
ライン幅（通常１ＭＨｚ以下）の光ソースで、０．１μ
ｍから１．６μｍの範囲で動作するような伝送システム
においては、特に注意を払わなければならない非線形現
象である。その理由は、この対応する波長内のブリリュ
アンライン幅は、１５ＭＨｚと４０ＭＨｚの間にあるか
らである。このＳＢＳは、シングルモード光ファイバで
用いられる１ｍＷ程度の低いパワーレベルに対しては特
に問題である。ＳＢＳの為に効率は、光ソースのライン
幅が増加するにつれて減少する。したがって光変調を介
して光ソースのスペクトルを人為的に拡張することは、
例えばＳＢＳのしきい値を増加させる手段として役立
つ。このＳＢＳパワーのしきい値は、入力光ポンプ信号
のパワーが背景ストークス信号のパワーに等しくなる点
における入力光ポンプ信号パワーレベルとして定義す
る。
【０００４】直接周波数変調（ＦＭ）と外部位相変調
（ＰＭ）の両方は、光伝送システムにおけるＳＢＳ抑制
の有効な手段である。この両方の変調技術は、所定量の
スペクトル拡張を伝送信号に導入してしまう。
（ＰＭ）の両方は、光伝送システムにおけるＳＢＳ抑制
の有効な手段である。この両方の変調技術は、所定量の
スペクトル拡張を伝送信号に導入してしまう。
【０００５】この直接ＦＭアプローチは、レーザバイア
ス信号上にディザー信号を加えて大きな周波数変動（通
常１０ＧＨｚオーダ）を引き起こす。このような技術を
用いることにより、ＳＢＳしきい値は１５ｄＢ程増加す
る。しかし、注入レーザの直接ＦＭは、残留振幅変調
（ＡＭ）と称すると実質的な振幅変調を引き起こし、そ
の結果システムの性能が劣化する。
ス信号上にディザー信号を加えて大きな周波数変動（通
常１０ＧＨｚオーダ）を引き起こす。このような技術を
用いることにより、ＳＢＳしきい値は１５ｄＢ程増加す
る。しかし、注入レーザの直接ＦＭは、残留振幅変調
（ＡＭ）と称すると実質的な振幅変調を引き起こし、そ
の結果システムの性能が劣化する。
【０００６】一方、位相変調は、ＳＢＳを抑制し、残留
振幅変調の生成を回避することができる。単一周波数の
シヌソイド信号で駆動される外部光学位相変調機を用い
ることによりＳＢＳしきい値における５ｄＢの増加が可
能となる。高変調インデクスの位相変調（ＰＭ）を用い
て、ＳＢＳしきい値を増加させることが実際的ではない
理由は、必要とされる変調機ＦＲ駆動パワーは、受け入
れ難いほど高いレベルにまで急激に増加するからであ
る。
振幅変調の生成を回避することができる。単一周波数の
シヌソイド信号で駆動される外部光学位相変調機を用い
ることによりＳＢＳしきい値における５ｄＢの増加が可
能となる。高変調インデクスの位相変調（ＰＭ）を用い
て、ＳＢＳしきい値を増加させることが実際的ではない
理由は、必要とされる変調機ＦＲ駆動パワーは、受け入
れ難いほど高いレベルにまで急激に増加するからであ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、位相変調（ＰＭ）を用いてスペクトルを拡張する
技術を提供する。
的は、位相変調（ＰＭ）を用いてスペクトルを拡張する
技術を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題である位相変調
（ＰＭ）を用いて幅広い範囲に亘ってスペクトルを拡張
することは、大きな位相変調インデクスを必要とせず、
且つ大量の変調機ＲＦ駆動パワーを消費することなく本
発明の光学装置により達成することができる。この本発
明の光学装置では、レーザ出力信号は１つあるいは複数
の変調信号により外部から変調された位相である。そし
てレーザ出力信号の各振幅は所定の周波数範囲に亘って
ほぼ等しいスペクトル成分を有するような出力スペクト
ルを生成するよう選択される。この所定の周波数範囲
は、レーザのソース周波数を中心とした「くし歯状」の
周波数に類似している。各周波数の駆動信号は、他の駆
動信号から離れた周波数を有するよう選択され、変調信
号の出力スペクトル内の隣接するスペクトル成分は、特
定の伝送波長におけるＳＢＳ相互作用バンド幅を越える
ような周波数間隙（spacing） を有するように生成され
る。
（ＰＭ）を用いて幅広い範囲に亘ってスペクトルを拡張
することは、大きな位相変調インデクスを必要とせず、
且つ大量の変調機ＲＦ駆動パワーを消費することなく本
発明の光学装置により達成することができる。この本発
明の光学装置では、レーザ出力信号は１つあるいは複数
の変調信号により外部から変調された位相である。そし
てレーザ出力信号の各振幅は所定の周波数範囲に亘って
ほぼ等しいスペクトル成分を有するような出力スペクト
ルを生成するよう選択される。この所定の周波数範囲
は、レーザのソース周波数を中心とした「くし歯状」の
周波数に類似している。各周波数の駆動信号は、他の駆
動信号から離れた周波数を有するよう選択され、変調信
号の出力スペクトル内の隣接するスペクトル成分は、特
定の伝送波長におけるＳＢＳ相互作用バンド幅を越える
ような周波数間隙（spacing） を有するように生成され
る。
【０００９】本発明の光学装置は、実質的に等しいパワ
ーと好ましい周波数間隔を有するようなくし歯状の周波
数成分を生成するために、この本発明の光学ソースは多
重波長通信システムに適応できる。
ーと好ましい周波数間隔を有するようなくし歯状の周波
数成分を生成するために、この本発明の光学ソースは多
重波長通信システムに適応できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】光学位相変調は、レーザ出力信号
に対して行われ、この出力信号のスペクトル拡張を行
い、これにより伝送光ファイバ中のＳＢＳを抑制し、且
つＳＢＳのしきい値を大きく上げて、そしてこれら全て
高ＲＦパワーあるいは大きな位相変調インデクスを用い
ずに行うことができる。制御された振幅と適宜に離間し
た周波数を有する複数の周波数の駆動信号が、光学位相
変調機に与えられ、その結果、この位相変調がほぼ同程
度のパワーレベルとＳＢＳ相互作用のバンド幅以上の成
分間の周波数の間隔を有するような１組の出力信号スペ
クトル成分を生成する。予備的な実験によれば、１．５
μｍのシングルモード光ファイバにおいて２５０ｍＷ以
下の全周波数の駆動信号パワーを用いると１７ｄＢのＳ
ＢＳのしきい値の増加（理論的には２０ｄＢ）が得られ
た。
に対して行われ、この出力信号のスペクトル拡張を行
い、これにより伝送光ファイバ中のＳＢＳを抑制し、且
つＳＢＳのしきい値を大きく上げて、そしてこれら全て
高ＲＦパワーあるいは大きな位相変調インデクスを用い
ずに行うことができる。制御された振幅と適宜に離間し
た周波数を有する複数の周波数の駆動信号が、光学位相
変調機に与えられ、その結果、この位相変調がほぼ同程
度のパワーレベルとＳＢＳ相互作用のバンド幅以上の成
分間の周波数の間隔を有するような１組の出力信号スペ
クトル成分を生成する。予備的な実験によれば、１．５
μｍのシングルモード光ファイバにおいて２５０ｍＷ以
下の全周波数の駆動信号パワーを用いると１７ｄＢのＳ
ＢＳのしきい値の増加（理論的には２０ｄＢ）が得られ
た。
【００１１】本発明の変調装置と方法の一実施例では、
離間した複数の周波数と直列に接続された複数の光学位
相変調機の組を駆動するある選択された駆動振幅とを有
する複数のシヌソイド電圧波形の組を用いる。この複数
の駆動信号の発振周波数は、互いに明確に区別でき、駆
動信号の相対的な位相については特に必要な要件は存在
しない。個々の電気連続波（ｃｗ）信号のピーク間電圧
は、駆動周波数の数あるいは使用される位相変調機の数
に関係なく、約０．９πラジアンのピーク間位相変調を
与えるよう選択される。以下の説明は、本発明の動作原
理と電圧振幅の特定の選択および駆動周波数の組の選択
について述べるものとする。
離間した複数の周波数と直列に接続された複数の光学位
相変調機の組を駆動するある選択された駆動振幅とを有
する複数のシヌソイド電圧波形の組を用いる。この複数
の駆動信号の発振周波数は、互いに明確に区別でき、駆
動信号の相対的な位相については特に必要な要件は存在
しない。個々の電気連続波（ｃｗ）信号のピーク間電圧
は、駆動周波数の数あるいは使用される位相変調機の数
に関係なく、約０．９πラジアンのピーク間位相変調を
与えるよう選択される。以下の説明は、本発明の動作原
理と電圧振幅の特定の選択および駆動周波数の組の選択
について述べるものとする。
【００１２】以下の説明においては、Ｎ個の個別の駆動
周波数が用いられるものとする。ここでＮは、１以上の
整数で奇数あるいは偶数のいずれでもよい。Ｎ個のＲＦ
周波数を用いて所望の位相変調を生成する多くの可能な
方法の１つを図１−３に表す。図１においては、例えば
各Ｎ個のトーン（周波数）が特定のトーンに関連する個
別の位相変調機に与えられる。図２においては、Ｎ／２
個の位相変調機が単一のチップ上に集積され、各変調機
は関連する一対の個別の周波数の駆動信号でもって駆動
される。図３においては、全てのトーンは、電気的に組
み合わされて合成信号となり、この合成信号が１個の位
相変調機にその後入力される。これらの実施例の全て
は、動作の線形性がある限り等価である。各構成は、他
のものと同一の機能を行うことができる。多くの使用環
境において最も実際的なものは、その経済的な理由から
図３に示した構成である。図１の構成は、最も多くの構
成要素を使用するが本発明の動作を理解するためには、
単純な構成をしている。
周波数が用いられるものとする。ここでＮは、１以上の
整数で奇数あるいは偶数のいずれでもよい。Ｎ個のＲＦ
周波数を用いて所望の位相変調を生成する多くの可能な
方法の１つを図１−３に表す。図１においては、例えば
各Ｎ個のトーン（周波数）が特定のトーンに関連する個
別の位相変調機に与えられる。図２においては、Ｎ／２
個の位相変調機が単一のチップ上に集積され、各変調機
は関連する一対の個別の周波数の駆動信号でもって駆動
される。図３においては、全てのトーンは、電気的に組
み合わされて合成信号となり、この合成信号が１個の位
相変調機にその後入力される。これらの実施例の全て
は、動作の線形性がある限り等価である。各構成は、他
のものと同一の機能を行うことができる。多くの使用環
境において最も実際的なものは、その経済的な理由から
図３に示した構成である。図１の構成は、最も多くの構
成要素を使用するが本発明の動作を理解するためには、
単純な構成をしている。
【００１３】図１はＳＢＳを抑制する多重波長ソースを
示す。図１の構成は、直列に接続されたＮ個の変調機１
２に光学的に結合される光学ソース１１を有している。
各変調機１２は,位相変調機に加えられる駆動信号の振
幅を制御する可調増幅機のゲインとトーンの周波数を除
いて、互いに同一である。
示す。図１の構成は、直列に接続されたＮ個の変調機１
２に光学的に結合される光学ソース１１を有している。
各変調機１２は,位相変調機に加えられる駆動信号の振
幅を制御する可調増幅機のゲインとトーンの周波数を除
いて、互いに同一である。
【００１４】変調機１２−１は、トーン生成機１２１と
可調整増幅機１２２と光学位相変調機１２３とを有す
る。これらの構成要素は、変調機１２−１内で電気的に
接続されている。トーン生成機１２１は、所定の周波数
で特定の振幅を有する信号を発信する。変調機１２−１
においては、このトーン生成機１２１は、周波数ｆ1 で
動作する。可調整増幅機１２２は、トーン生成機１２１
からの信号の振幅を増幅あるいは減衰するよう制御さ
れ、その結果この信号は、位相変調機の駆動信号用に所
望の振幅を有することになる。増幅機からの出力信号
は、周波数駆動信号である。
可調整増幅機１２２と光学位相変調機１２３とを有す
る。これらの構成要素は、変調機１２−１内で電気的に
接続されている。トーン生成機１２１は、所定の周波数
で特定の振幅を有する信号を発信する。変調機１２−１
においては、このトーン生成機１２１は、周波数ｆ1 で
動作する。可調整増幅機１２２は、トーン生成機１２１
からの信号の振幅を増幅あるいは減衰するよう制御さ
れ、その結果この信号は、位相変調機の駆動信号用に所
望の振幅を有することになる。増幅機からの出力信号
は、周波数駆動信号である。
【００１５】シヌソイド変調信号あるいは周波数駆動信
号の内のいずれか１つが加えられ、残りのものが非活性
化状態となると、上述した約０．９πラジアン（ピーク
間）の特定の位相変調インデクスは、関連の変調機から
出力信号１３を生成し、そしてこの出力信号１３は、第
１の上側光学サブバンドと第１の下側光学サブバンドと
を有する光学スペクトルを有し、且つ各サブバンドは光
学キャリア内の残りのパワーに等しい光学パワーを有す
る。このスペクトルを図４に示し、同図においては、光
学キャリア周波数はνc で、１次サイドバンドは±１で
示し、２次のサイドバンドは±２で示し、３次のサイド
バンドは±３で示す。
号の内のいずれか１つが加えられ、残りのものが非活性
化状態となると、上述した約０．９πラジアン（ピーク
間）の特定の位相変調インデクスは、関連の変調機から
出力信号１３を生成し、そしてこの出力信号１３は、第
１の上側光学サブバンドと第１の下側光学サブバンドと
を有する光学スペクトルを有し、且つ各サブバンドは光
学キャリア内の残りのパワーに等しい光学パワーを有す
る。このスペクトルを図４に示し、同図においては、光
学キャリア周波数はνc で、１次サイドバンドは±１で
示し、２次のサイドバンドは±２で示し、３次のサイド
バンドは±３で示す。
【００１６】駆動信号の振幅が上述のごとく制御される
と、２次以上のサイドバンドには極めて小さなパワーし
かなく、その結果高次のサイドバンドは無視することが
できる。２次のサイドバンドが完全に無視されると、こ
の変調技術と振幅により生成される光学スペクトルは、
図５に示すように３個の光学周波数の間に等しく分散す
る全光学パワーを有する。個別のスペクトル成分の間の
周波数間隔は、電気駆動周波数により決定される。上記
の例においては、このスペクトルの３個の光学周波数成
分はνcとνc±ｆ1 である。電気駆動周波数をＳＢＳの
ゲインバンド幅（一般的な光ファイバにおいては２０Ｍ
Ｈｚ）よりも数倍大きくなるよう選択することにより、
位相変調された出力信号中の個々の光学周波数成分のパ
ワーを減少することができ、それによりＳＢＳのしきい
値を増加させることができる。ＳＢＳを反映した光学パ
ワーが、ＳＢＳが生成されるしきい値近傍の放出光学パ
ワーの自乗で大きくなると仮定すると、完全に分離した
光学周波数で３個のスペクトル成分の間で光学パワーが
等しく分離することは、しきい値の増加が１／（３×１
／３2 ）＝３だけ増加し、即ち約５ｄＢとなる。
と、２次以上のサイドバンドには極めて小さなパワーし
かなく、その結果高次のサイドバンドは無視することが
できる。２次のサイドバンドが完全に無視されると、こ
の変調技術と振幅により生成される光学スペクトルは、
図５に示すように３個の光学周波数の間に等しく分散す
る全光学パワーを有する。個別のスペクトル成分の間の
周波数間隔は、電気駆動周波数により決定される。上記
の例においては、このスペクトルの３個の光学周波数成
分はνcとνc±ｆ1 である。電気駆動周波数をＳＢＳの
ゲインバンド幅（一般的な光ファイバにおいては２０Ｍ
Ｈｚ）よりも数倍大きくなるよう選択することにより、
位相変調された出力信号中の個々の光学周波数成分のパ
ワーを減少することができ、それによりＳＢＳのしきい
値を増加させることができる。ＳＢＳを反映した光学パ
ワーが、ＳＢＳが生成されるしきい値近傍の放出光学パ
ワーの自乗で大きくなると仮定すると、完全に分離した
光学周波数で３個のスペクトル成分の間で光学パワーが
等しく分離することは、しきい値の増加が１／（３×１
／３2 ）＝３だけ増加し、即ち約５ｄＢとなる。
【００１７】次に、図１において、第２の位相変調機へ
入力される第２駆動周波数を活性化する影響について考
える。一般性を失うことなく、第１周波数ｆ1 は、その
組の最大のもので、第２周波数ｆ2 は２番目に最大のも
ので、この第２周波数ｆ2 は第１周波数の１／３の値
（即ちｆ2＝ｆ1／３）であると仮定する。この実施例に
おいては、変調機１２−１の出力は変調機１２−２の光
学ソースとなる。このようにして得られた光学スペクト
ルは出力信号１４となり、この出力信号１４は、９つの
異なるスペクトル成分を有する。これらのスペクトル成
分は、光学周波数がνc，νc±ｆ1，νc±ｆ2，νc±ｆ
1±ｆ2 で現れることになる。この出力スペクトルは、
第１変調機の出力中の３個の光学周波数の各々が位相変
調され、その上側サイドバンドと下側サイドバンドをそ
れぞれ生成して発生するものである。全ての光学トーン
のパワー分布は、異なる駆動信号の周波数と振幅を選択
するために等しいことが分かる。かくして第２の位相変
調機の出力は９個の等間隔に分離した周波数を有し、そ
れらは元の光学キャリア（即ち第１位相変調機への入
力）に中心を置き、光学パワーの均一な分布となる。第
２の位相変調機を用いることにより得られる出力スペク
トル内の各個別の周波数における光学パワーの付加的な
現象は、理論的にはＳＢＳのしきい値の（ＰＭが存在し
ない場合に比較して）ＳＢＳしきい値の１／（９×１／
９2）＝９倍の増加、即ち約１０ｄＢとなる。
入力される第２駆動周波数を活性化する影響について考
える。一般性を失うことなく、第１周波数ｆ1 は、その
組の最大のもので、第２周波数ｆ2 は２番目に最大のも
ので、この第２周波数ｆ2 は第１周波数の１／３の値
（即ちｆ2＝ｆ1／３）であると仮定する。この実施例に
おいては、変調機１２−１の出力は変調機１２−２の光
学ソースとなる。このようにして得られた光学スペクト
ルは出力信号１４となり、この出力信号１４は、９つの
異なるスペクトル成分を有する。これらのスペクトル成
分は、光学周波数がνc，νc±ｆ1，νc±ｆ2，νc±ｆ
1±ｆ2 で現れることになる。この出力スペクトルは、
第１変調機の出力中の３個の光学周波数の各々が位相変
調され、その上側サイドバンドと下側サイドバンドをそ
れぞれ生成して発生するものである。全ての光学トーン
のパワー分布は、異なる駆動信号の周波数と振幅を選択
するために等しいことが分かる。かくして第２の位相変
調機の出力は９個の等間隔に分離した周波数を有し、そ
れらは元の光学キャリア（即ち第１位相変調機への入
力）に中心を置き、光学パワーの均一な分布となる。第
２の位相変調機を用いることにより得られる出力スペク
トル内の各個別の周波数における光学パワーの付加的な
現象は、理論的にはＳＢＳのしきい値の（ＰＭが存在し
ない場合に比較して）ＳＢＳしきい値の１／（９×１／
９2）＝９倍の増加、即ち約１０ｄＢとなる。
【００１８】ここで追加の周波数を含めて考える。そし
て各駆動信号は、周波数駆動信号の前の組内の最低の周
波数駆動信号の周波数の１／３で発生するものとする。
全部でＮ個の周波数駆動信号がある場合には、光学パワ
ーは３N 個の光学周波数の間で等しく分布することにな
る。この場合に光学信号は、最小の駆動周波数の３N倍
の光学バンド幅に亘って分布する、そしてＳＢＳしきい
値は、同じ倍数即ち３N だけ増加する。前述したように
最低の駆動周波数は、しきい値の増加を最大にする為に
ＳＢＳのバンド幅の２−３倍大きくなるように選択しな
ければならない。
て各駆動信号は、周波数駆動信号の前の組内の最低の周
波数駆動信号の周波数の１／３で発生するものとする。
全部でＮ個の周波数駆動信号がある場合には、光学パワ
ーは３N 個の光学周波数の間で等しく分布することにな
る。この場合に光学信号は、最小の駆動周波数の３N倍
の光学バンド幅に亘って分布する、そしてＳＢＳしきい
値は、同じ倍数即ち３N だけ増加する。前述したように
最低の駆動周波数は、しきい値の増加を最大にする為に
ＳＢＳのバンド幅の２−３倍大きくなるように選択しな
ければならない。
【００１９】以上の説明においては、本発明の理解を容
易にするために個々の位相変調機を各駆動周波数に対し
割り当てることを考えると有効である。光学位相シフト
を生成するメカニズムが、印加電圧の線形の関数である
とすると、電気領域における周期的に変化（例、シヌソ
イド状に）する駆動信号波形の一部あるいは全てを組み
合わせて、それらを１個の位相変調機に入力することに
よりほぼ同一の結果が得られる。
易にするために個々の位相変調機を各駆動周波数に対し
割り当てることを考えると有効である。光学位相シフト
を生成するメカニズムが、印加電圧の線形の関数である
とすると、電気領域における周期的に変化（例、シヌソ
イド状に）する駆動信号波形の一部あるいは全てを組み
合わせて、それらを１個の位相変調機に入力することに
よりほぼ同一の結果が得られる。
【００２０】線形電子光学効果、即ちポケッスル効果
は、リチウムナイオバイトとＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体
で現れ、このポケッスル効果は、このような動作即ち印
加電気信号のほぼ線形関数として光学位相シフトを生成
する。かくしてＳＢＳのしきい値の増加が得られ、そし
てこれは比較的低いＲＦ駆動パワーと少数の周波数駆動
信号（即ち、周波数即ちトーン）と１個の電気光学位相
変調機を用いるために単純で低コストのハードウェアが
得られる。なお所望の結果あるいは効率を得るためには
３個あるいは４個の駆動周波数が適切である。
は、リチウムナイオバイトとＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体
で現れ、このポケッスル効果は、このような動作即ち印
加電気信号のほぼ線形関数として光学位相シフトを生成
する。かくしてＳＢＳのしきい値の増加が得られ、そし
てこれは比較的低いＲＦ駆動パワーと少数の周波数駆動
信号（即ち、周波数即ちトーン）と１個の電気光学位相
変調機を用いるために単純で低コストのハードウェアが
得られる。なお所望の結果あるいは効率を得るためには
３個あるいは４個の駆動周波数が適切である。
【００２１】位相変調機においては、出力位相と印加電
気信号（電圧）との間に直線的な関係があることが望ま
しいが他の関係でも適切な結果は得られる。例えば位相
と電圧の関係が直交関係、例えばカー効果のような場合
にも同様な有効な結果が予測できる。
気信号（電圧）との間に直線的な関係があることが望ま
しいが他の関係でも適切な結果は得られる。例えば位相
と電圧の関係が直交関係、例えばカー効果のような場合
にも同様な有効な結果が予測できる。
【００２２】より効率的な（素子の数からみて）位相変
調機とソースを図２と３に示す。図２においては、位相
変調機２２−１は、それぞれ周波数ｆ1，ｆ2で動作する
１対のトーン生成機１２１，２２１を有し、これらの出
力はそれぞれ可調整増幅機１２２，２２２に入力され、
これらの出力を結合機２２５で組み合わせて、この結合
機２２５の出力を光学位相変調機１２３に入力する。こ
の実施例では、多重波長ソースに必要とされる位相変調
機の数は、約１／２に減る。この結合機２２５は、接続
された増幅機からの２個の周波数駆動信号を結合する。
調機とソースを図２と３に示す。図２においては、位相
変調機２２−１は、それぞれ周波数ｆ1，ｆ2で動作する
１対のトーン生成機１２１，２２１を有し、これらの出
力はそれぞれ可調整増幅機１２２，２２２に入力され、
これらの出力を結合機２２５で組み合わせて、この結合
機２２５の出力を光学位相変調機１２３に入力する。こ
の実施例では、多重波長ソースに必要とされる位相変調
機の数は、約１／２に減る。この結合機２２５は、接続
された増幅機からの２個の周波数駆動信号を結合する。
【００２３】図３においては、Ｎ個のトーン生成機１２
１，２２１，３２１がその関連する可調整増幅機１２
２，２２２，３２２に接続される。この増幅機の出力は
結合機３２５に接続され、この結合機３２５は供給され
る周波数駆動信号を結合して光学位相変調機１２３に入
力する。この図３の実施例は、構成要素の数がかなり減
少し、そのため単一の集積回路チップ上に一体に形成で
きる。
１，２２１，３２１がその関連する可調整増幅機１２
２，２２２，３２２に接続される。この増幅機の出力は
結合機３２５に接続され、この結合機３２５は供給され
る周波数駆動信号を結合して光学位相変調機１２３に入
力する。この図３の実施例は、構成要素の数がかなり減
少し、そのため単一の集積回路チップ上に一体に形成で
きる。
【００２４】前述した実施例においては、光学ソース１
１はレーザであるとして説明したが、この光ソースとし
ては発光ダイオードあるいは他の発光素子でもよい。電
気信号を生成，操作，結合，増幅する方法と装置は公知
であるので詳細はここでは触れない。二重駆動信号を用
いるマッハツェンダ緩衝系導波路変調機のような位相変
調機は、光学変調を行うものとして当業者には公知であ
る。
１はレーザであるとして説明したが、この光ソースとし
ては発光ダイオードあるいは他の発光素子でもよい。電
気信号を生成，操作，結合，増幅する方法と装置は公知
であるので詳細はここでは触れない。二重駆動信号を用
いるマッハツェンダ緩衝系導波路変調機のような位相変
調機は、光学変調を行うものとして当業者には公知であ
る。
【００２５】以上の説明においては、各駆動周波数に対
し全ての光学周波数内の光学パワーは、第１上側サブサ
イドバンドと第１下側サブサイドバンドとキャリアを除
いて無視してきた。ところが実際には単一の駆動周波数
に対する光学スペクトルは、高次のサイドバンドでも幾
分かのパワーを有し、これが周波数成分の中心範囲内に
おいて光学スペクトル内のパワー分布の平坦さに影響を
及ぼす。例えば、駆動周波数間の乗算係数が３の時に
は、より高い駆動周波数のサイドバンドに対し低い駆動
周波数により生成される２次のサイドバンドは、光学キ
ャリア近傍で生成される１次サイドバンドの上に重な
る。 同一の光学周波数で発生する光学振幅のこの固有
の重ね合わせは、その光学周波数におけるパワーを加算
したり、あるいは減算したりし、その結果光学スペクト
ルの平坦さと均一性を損なう。ＳＢＳしきい値の影響は
余り有害なものではないが、しかしこの影響は３個以上
の異なる周波数乗算機を選択することにより回避でき
る。高次のサイドバンドのうち２次のサイドバンドのみ
が１次近似を考慮する際に充分意味を持つ。したがって
３以上の周波数乗算係数は、充分に等価した光学パワー
分布を保持するのに充分である。
し全ての光学周波数内の光学パワーは、第１上側サブサ
イドバンドと第１下側サブサイドバンドとキャリアを除
いて無視してきた。ところが実際には単一の駆動周波数
に対する光学スペクトルは、高次のサイドバンドでも幾
分かのパワーを有し、これが周波数成分の中心範囲内に
おいて光学スペクトル内のパワー分布の平坦さに影響を
及ぼす。例えば、駆動周波数間の乗算係数が３の時に
は、より高い駆動周波数のサイドバンドに対し低い駆動
周波数により生成される２次のサイドバンドは、光学キ
ャリア近傍で生成される１次サイドバンドの上に重な
る。 同一の光学周波数で発生する光学振幅のこの固有
の重ね合わせは、その光学周波数におけるパワーを加算
したり、あるいは減算したりし、その結果光学スペクト
ルの平坦さと均一性を損なう。ＳＢＳしきい値の影響は
余り有害なものではないが、しかしこの影響は３個以上
の異なる周波数乗算機を選択することにより回避でき
る。高次のサイドバンドのうち２次のサイドバンドのみ
が１次近似を考慮する際に充分意味を持つ。したがって
３以上の周波数乗算係数は、充分に等価した光学パワー
分布を保持するのに充分である。
【００２６】周波数乗算機の選択に関し、次に考慮すべ
き点は、高次のサイドバンドが他のサイドバンドのＳＢ
Ｓバンド幅内に入るか否かである。このことはＳＢＳの
相互作用は、ＳＢＳバンド幅以下だけ分離されたトーン
を区別することができないからである。高次のトーンの
光学周波数の所望のオフセットは、３以上の周波数乗算
係数を選択することにより得られる。当然のことながら
適当に選んだ大きな乗算機は、有効な光学バンド幅を非
常に非効率的に使用することになり、応用分野によって
は分散あるいはクロストークを引き起こす。この為に
３．１から３．５の範囲の乗算係数が好ましい。３．５
の周波数乗算係数に対する光学パワーの分布を図６に示
す。これらは極めて優れた実験結果が得られている。周
波数階層化（frequency hierarchy） を特定するため
に、一定の周波数マルチプライアを用いることは、概念
としては良好な案であるが、３近傍の乗算係数に基づい
た周波数分離を選択する別のスキームが必要であり、そ
して各乗算は互いに若干異なる。
き点は、高次のサイドバンドが他のサイドバンドのＳＢ
Ｓバンド幅内に入るか否かである。このことはＳＢＳの
相互作用は、ＳＢＳバンド幅以下だけ分離されたトーン
を区別することができないからである。高次のトーンの
光学周波数の所望のオフセットは、３以上の周波数乗算
係数を選択することにより得られる。当然のことながら
適当に選んだ大きな乗算機は、有効な光学バンド幅を非
常に非効率的に使用することになり、応用分野によって
は分散あるいはクロストークを引き起こす。この為に
３．１から３．５の範囲の乗算係数が好ましい。３．５
の周波数乗算係数に対する光学パワーの分布を図６に示
す。これらは極めて優れた実験結果が得られている。周
波数階層化（frequency hierarchy） を特定するため
に、一定の周波数マルチプライアを用いることは、概念
としては良好な案であるが、３近傍の乗算係数に基づい
た周波数分離を選択する別のスキームが必要であり、そ
して各乗算は互いに若干異なる。
【００２７】広範囲で高密度の多重周波数スペクトルを
生成する上記の方法は、光伝送以外にマイクロ波のよう
な電磁放射の他のソースにも等しく適応できるものであ
る。
生成する上記の方法は、光伝送以外にマイクロ波のよう
な電磁放射の他のソースにも等しく適応できるものであ
る。
【００２８】実験結果の一例としては、プロトタイプの
多重周波数ソースを開発し、実験室でテストを行い上記
したような充分に拡散した光学パワーが得られることを
確認した。また、実験ではＳＢＳのしきい値の増加は、
４個の駆動周波数（７０，２４５，８５８，３００１Ｍ
Ｈｚ）と２５０ｍＷ以下の全ＲＦパワーを用いることに
より＋６ｄＢｍのＣＷしきい値以上の１７ｄＢを越える
ことが分かった。このことは−２０ｄＢ以下の全反射パ
ワーを有する＋２５ｄＢｍの光学パワーを発することが
できることを意味し、これはＦＭを用いた場合よりも２
ｄＢ以上のパワーを放出できることを意味する。これは
我々の知り得る限り、今日までに光ファイバにおけるＳ
ＢＳのしきい値の最大の増加である。この実験において
は、出力信号の光学スペクトルは、８．４ＧＨｚの光学
スペクトルウィンドウに亘って分布する８１（３4） 個
の光学周波数成分を含むことが分かった。２．５Ｇｂｐ
ｓのアイパターンの予備的な評価では、疑似あるいは残
留振幅変調は見いだせなかった。
多重周波数ソースを開発し、実験室でテストを行い上記
したような充分に拡散した光学パワーが得られることを
確認した。また、実験ではＳＢＳのしきい値の増加は、
４個の駆動周波数（７０，２４５，８５８，３００１Ｍ
Ｈｚ）と２５０ｍＷ以下の全ＲＦパワーを用いることに
より＋６ｄＢｍのＣＷしきい値以上の１７ｄＢを越える
ことが分かった。このことは−２０ｄＢ以下の全反射パ
ワーを有する＋２５ｄＢｍの光学パワーを発することが
できることを意味し、これはＦＭを用いた場合よりも２
ｄＢ以上のパワーを放出できることを意味する。これは
我々の知り得る限り、今日までに光ファイバにおけるＳ
ＢＳのしきい値の最大の増加である。この実験において
は、出力信号の光学スペクトルは、８．４ＧＨｚの光学
スペクトルウィンドウに亘って分布する８１（３4） 個
の光学周波数成分を含むことが分かった。２．５Ｇｂｐ
ｓのアイパターンの予備的な評価では、疑似あるいは残
留振幅変調は見いだせなかった。
【００２９】上記においては説明はしていないが、位相
変調機内は光ファイバ，誘電体性導波路あるいは半導体
導波路さらには自由空間によりソースと結合できること
は明かである。
変調機内は光ファイバ，誘電体性導波路あるいは半導体
導波路さらには自由空間によりソースと結合できること
は明かである。
【図１】誘導ブリリュアン散乱を抑制する本発明の多重
波長ソースの第１の実施例を表す図
波長ソースの第１の実施例を表す図
【図２】誘導ブリリュアン散乱を抑制する本発明の多重
波長ソースの第２の実施例を表す図
波長ソースの第２の実施例を表す図
【図３】誘導ブリリュアン散乱を抑制する本発明の多重
波長ソースの第３の実施例を表す図
波長ソースの第３の実施例を表す図
【図４】１個または複数個の周波数の駆動信号を用いて
本発明の多重波長ソースの出力スペクトルを表す図
本発明の多重波長ソースの出力スペクトルを表す図
【図５】１個または複数個の周波数の駆動信号を用いて
本発明の多重波長ソースの出力スペクトルを表す図
本発明の多重波長ソースの出力スペクトルを表す図
【図６】１個または複数個の周波数の駆動信号を用いて
本発明の多重波長ソースの出力スペクトルを表す図
本発明の多重波長ソースの出力スペクトルを表す図
１１ 光学ソース １２ 変調機 １３，１４ 出力信号 ２２ 位相変調機 ２５，２２５，３２５ 結合機 １２１，２２１，３２１ トーン生成機 １２２，２２２，３２２ 可調整増幅機 １２３ 光学位相変調機
Claims (9)
- 【請求項１】 （Ａ）少なくとも第１周波数の駆動信号
を生成する手段（１２１、２２１、３２１）と、 （Ｂ）供給された電磁放射信号と、前記少なくとも第１
周波数駆動信号に応答して、多重波長電磁放射出力信号
を生成する位相変調機（１２３）と、からなる多重電磁
放射出力信号生成装置において、 前記第１周波数の駆動信号は、前記出力信号の隣接する
スペクトル成分が１つの誘導ブリリュアン散乱により相
互作用するバンド幅以上に離間するような周波数を有
し、 前記第１周波数の駆動信号は、出力信号用のスペクトル
成分の主な組内の各成分がほぼ等しいパワーを有するよ
うな充分な振幅を有することを特徴とする多重電磁放射
出力信号生成装置。 - 【請求項２】 前記（Ａ）の駆動信号を生成する手段
（１２１、２２１、３２１）は、第２周波数の駆動信号
を生成し、 前記第２周波数の駆動信号は、前記第１周波数の駆動信
号とは周波数が異なり、 前記第２駆動信号の周波数は、前記出力信号の隣接する
スペクトル成分が１つの誘導ブリリュアン散乱により相
互作用するバンド幅以上に離間するような周波数を有
し、 前記第２周波数の駆動信号は、出力信号用のスペクトル
成分の主な組内の各成分がほぼ等しいパワーを有するよ
うな充分な振幅を有することを特徴とする請求項１の装
置。 - 【請求項３】 前記第１周波数の駆動信号と第２周波数
の駆動信号は、幾何級数的に関連し、前記幾何級数の乗
算係数は３以上であることを特徴とする請求項２の装
置。 - 【請求項４】 （Ｃ）前記生成手段（Ａ）と前記位相変
調機（Ｂ）とに接続され、前記少なくとも第１周波数の
駆動信号と第２周波数の駆動信号とを前記位相変調機
（Ｂ）に入力するために単一の信号に電気的に結合する
信号結合機（２２５，３２５）を有することを特徴とす
る請求項２の装置。 - 【請求項５】 （Ｄ）各周波数の駆動信号の個々の振幅
を制御しながら調整する増幅機手段（１２２、２２２、
３２２）をさらに有することを特徴とする請求項４の装
置。 - 【請求項６】 対応する周波数においてピーク間の位相
変調インデクスがほぼ０．９πとなるように各振幅を制
御しながら調整することを特徴とする請求項５の装置。 - 【請求項７】 前記電磁放射は、光放射で、 前記位相変調機は、電気光学効果を介して位相変調を行
うことを特徴とする請求項６の装置。 - 【請求項８】 （Ａ）少なくとも第１の周波数の駆動信
号を生成するステップと、 （Ｂ）供給された電磁放射信号と、前記少なくとも第１
周波数駆動信号に応答して多重波長電磁放射出力信号を
生成し位相変調するステップと、からなる多重電磁放射
出力信号生成方法において、 前記第１周波数の駆動信号は、前記出力信号の隣接する
スペクトル成分が１つの誘導ブリリュアン散乱により相
互作用するバンド幅以上に離間するような周波数を有
し、 前記第１周波数の駆動信号は、出力信号用のスペクトル
成分の主な組内の各成分がほぼ等しいパワーを有するよ
うな充分な振幅を有することを特徴とする多重電磁放射
出力信号生成方法。 - 【請求項９】 前記（Ａ）の生成するステップは、第２
周波数の駆動信号を生成し、 前記第２周波数の駆動信号は、前記第１周波数の駆動信
号とは周波数が異なり、 前記第２駆動信号の周波数は、前記出力信号の隣接する
スペクトル成分が１つの誘導ブリリュアン散乱により相
互作用するバンド幅以上に離間するような周波数を有
し、 前記第２周波数の駆動信号は、出力信号用のスペクトル
成分の主な組内の各成分がほぼ等しいパワーを有するよ
うな充分な振幅を有することを特徴とする請求項８の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/396,822 US5566381A (en) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | Multifrequency lightwave source using phase modulation for suppressing stimulated brillouin scattering in optical fibers |
| US396822 | 1995-03-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313852A true JPH08313852A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=23568754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8039246A Pending JPH08313852A (ja) | 1995-03-02 | 1996-02-27 | 多重電磁放射出力信号生成装置とその方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5566381A (ja) |
| EP (1) | EP0730190A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08313852A (ja) |
| KR (1) | KR960033233A (ja) |
| AU (1) | AU4579596A (ja) |
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