JPH0983490A - 時分割波長多重信号光発生装置 - Google Patents
時分割波長多重信号光発生装置Info
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- JPH0983490A JPH0983490A JP7236914A JP23691495A JPH0983490A JP H0983490 A JPH0983490 A JP H0983490A JP 7236914 A JP7236914 A JP 7236914A JP 23691495 A JP23691495 A JP 23691495A JP H0983490 A JPH0983490 A JP H0983490A
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- optical
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/506—Multiwavelength transmitters
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２以上の波長の信号光を時分割波長多重して
出力する。 【解決手段】 コヒーレント白色光源から出力されるコ
ヒーレント白色パルスを複数の異なる波長を有する光パ
ルスに分離し、さらに各波長の光パルスをそれぞれ複数
のパスに分離し、各波長対応の複数の光変調器でそれぞ
れ異なる信号により変調する。各波長対応の複数の光遅
延器は、各波長の複数の変調信号光にそれぞれ所定の時
間遅延を与え、光結合手段で結合して時分割波長多重信
号光として出力する。
出力する。 【解決手段】 コヒーレント白色光源から出力されるコ
ヒーレント白色パルスを複数の異なる波長を有する光パ
ルスに分離し、さらに各波長の光パルスをそれぞれ複数
のパスに分離し、各波長対応の複数の光変調器でそれぞ
れ異なる信号により変調する。各波長対応の複数の光遅
延器は、各波長の複数の変調信号光にそれぞれ所定の時
間遅延を与え、光結合手段で結合して時分割波長多重信
号光として出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２以上の波長の信
号光を時分割波長多重して出力する時分割波長多重信号
光発生装置に関する。
号光を時分割波長多重して出力する時分割波長多重信号
光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】将来の光通信システムでは、通信容量を
飛躍的に増大させる方法として、時分割多重（ＴＤＭ）
と波長多重（ＷＤＭ）とを組み合わせたシステムが有望
視されている。ＴＤＭシステムは、異なるチャネルの信
号を時間的に多重するものであり、そのチャネルの数だ
け総伝送容量が増大する。一方、ＷＤＭシステムは、複
数の異なる光キャリア周波数（波長）に信号を重畳して
伝送するものであり、光キャリアの数だけ総伝送容量が
増大する。ただし、ＷＤＭシステムでは光キャリア数だ
けの光源が必要となる。
飛躍的に増大させる方法として、時分割多重（ＴＤＭ）
と波長多重（ＷＤＭ）とを組み合わせたシステムが有望
視されている。ＴＤＭシステムは、異なるチャネルの信
号を時間的に多重するものであり、そのチャネルの数だ
け総伝送容量が増大する。一方、ＷＤＭシステムは、複
数の異なる光キャリア周波数（波長）に信号を重畳して
伝送するものであり、光キャリアの数だけ総伝送容量が
増大する。ただし、ＷＤＭシステムでは光キャリア数だ
けの光源が必要となる。
【０００３】図６は、従来の波長多重信号光発生装置の
構成例を示す。図において、従来の波長多重信号光発生
装置は、互いに異なる波長で発振する複数（図ではｎ
個）のレーザ光源６１−１〜６１−ｎと、それぞれ対応
する外部変調器６２−１〜６２−ｎとを備え、各波長の
出力光をそれぞれ割り当てられたチャネルの電気信号で
変調して出力する。各信号光は、光合波器６３で合波さ
れて光伝送路６４に送出される。
構成例を示す。図において、従来の波長多重信号光発生
装置は、互いに異なる波長で発振する複数（図ではｎ
個）のレーザ光源６１−１〜６１−ｎと、それぞれ対応
する外部変調器６２−１〜６２−ｎとを備え、各波長の
出力光をそれぞれ割り当てられたチャネルの電気信号で
変調して出力する。各信号光は、光合波器６３で合波さ
れて光伝送路６４に送出される。
【０００４】このとき、光合波器６３の出力光の一部を
用いて、個々のレーザ光源の発振周波数（光キャリア周
波数）が一定の間隔になるように制御する。具体的に
は、個々のレーザ光源の発振周波数を、リング共振器の
ような周期的な透過特性を有する周期型光フィルタ６５
の透過周波数に合致させる制御を行う。以下、その構成
を示す。各レーザ光源６１−１〜６１−ｎには、それぞ
れ対応する発振器６６−１〜６６−ｎから出力される低
周波信号Ｆ1 〜Ｆn で余変調が加えられる。光合波器６
３の出力光の一部は、周期型光フィルタ６５を通過して
光電気変換回路６７で電気信号に変換され、チャネルご
とにそれぞれ対応する低周波信号Ｆ1〜Ｆnを用いてベー
スバンド信号に変換される。各ベースバンド信号は、低
域通過フィルタ（ＬＰＦ）６８−１〜６８−ｎおよび比
例微分積分回路（ＰＩＤ）６９−１〜６９−ｎを介し
て、それぞれ対応するレーザ光源のバイアス電流にフィ
ードバックされ、各レーザ光源６１−１〜６１−ｎの発
振周波数が周期型光フィルタ６５の透過周波数に合致す
るように制御される。
用いて、個々のレーザ光源の発振周波数（光キャリア周
波数）が一定の間隔になるように制御する。具体的に
は、個々のレーザ光源の発振周波数を、リング共振器の
ような周期的な透過特性を有する周期型光フィルタ６５
の透過周波数に合致させる制御を行う。以下、その構成
を示す。各レーザ光源６１−１〜６１−ｎには、それぞ
れ対応する発振器６６−１〜６６−ｎから出力される低
周波信号Ｆ1 〜Ｆn で余変調が加えられる。光合波器６
３の出力光の一部は、周期型光フィルタ６５を通過して
光電気変換回路６７で電気信号に変換され、チャネルご
とにそれぞれ対応する低周波信号Ｆ1〜Ｆnを用いてベー
スバンド信号に変換される。各ベースバンド信号は、低
域通過フィルタ（ＬＰＦ）６８−１〜６８−ｎおよび比
例微分積分回路（ＰＩＤ）６９−１〜６９−ｎを介し
て、それぞれ対応するレーザ光源のバイアス電流にフィ
ードバックされ、各レーザ光源６１−１〜６１−ｎの発
振周波数が周期型光フィルタ６５の透過周波数に合致す
るように制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の波長多重信号光
発生装置では、各レーザ光源６１−１〜６１−ｎの発振
周波数が一定の間隔になるように制御されるものの、基
準となる絶対波長に制御することは容易ではなかった。
一方、ＬＥＤ、ＳＬＤ、半導体レーザアンプや光ファイ
バアンプの自然放出光雑音（ＡＳＥ）などの広帯域の白
色雑音光源の出力光を光フィルタを用いてフィルタリン
グすることにより、一括して複数の波長成分を抽出する
多波長光源が提案されている。本多波長光源では、用い
る光フィルタの絶対波長および波長間隔特性に応じて、
波長制御性および安定性は複数の光源を用いる構成に比
べて格段に向上する。しかし、いずれも原理的に光源の
コヒーレンスが低いので、ＳＮ比のよいギガヘルツ以上
の広帯域の多波長信号光を発生させ、さらに時間的に多
重して低雑音の時分割波長多重信号光を得ることは困難
であった。
発生装置では、各レーザ光源６１−１〜６１−ｎの発振
周波数が一定の間隔になるように制御されるものの、基
準となる絶対波長に制御することは容易ではなかった。
一方、ＬＥＤ、ＳＬＤ、半導体レーザアンプや光ファイ
バアンプの自然放出光雑音（ＡＳＥ）などの広帯域の白
色雑音光源の出力光を光フィルタを用いてフィルタリン
グすることにより、一括して複数の波長成分を抽出する
多波長光源が提案されている。本多波長光源では、用い
る光フィルタの絶対波長および波長間隔特性に応じて、
波長制御性および安定性は複数の光源を用いる構成に比
べて格段に向上する。しかし、いずれも原理的に光源の
コヒーレンスが低いので、ＳＮ比のよいギガヘルツ以上
の広帯域の多波長信号光を発生させ、さらに時間的に多
重して低雑音の時分割波長多重信号光を得ることは困難
であった。
【０００６】本発明は、超広帯域のコヒーレント白色パ
ルスを発生させるコヒーレント白色光源と光合分波器を
組み合わせ、複数個の波長の超短パルス信号を広い波長
範囲で一括して発生させ、さらに時分割波長多重して出
力する時分割波長多重信号光発生装置を提供することを
目的とする。
ルスを発生させるコヒーレント白色光源と光合分波器を
組み合わせ、複数個の波長の超短パルス信号を広い波長
範囲で一括して発生させ、さらに時分割波長多重して出
力する時分割波長多重信号光発生装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の時分割波長多重
信号光発生装置は、コヒーレント白色光源から出力され
るコヒーレント白色パルスを複数の異なる波長を有する
光パルスに分離し、さらに各波長の光パルスをそれぞれ
複数のパスに分離し、各波長対応の複数の光変調器でそ
れぞれ異なる信号により変調する。各波長対応の複数の
光遅延器は、各波長の複数の変調信号光にそれぞれ所定
の時間遅延を与え、光結合手段で結合して時分割波長多
重信号光として出力する（請求項１）。
信号光発生装置は、コヒーレント白色光源から出力され
るコヒーレント白色パルスを複数の異なる波長を有する
光パルスに分離し、さらに各波長の光パルスをそれぞれ
複数のパスに分離し、各波長対応の複数の光変調器でそ
れぞれ異なる信号により変調する。各波長対応の複数の
光遅延器は、各波長の複数の変調信号光にそれぞれ所定
の時間遅延を与え、光結合手段で結合して時分割波長多
重信号光として出力する（請求項１）。
【０００８】また、コヒーレント白色光源から出力され
るコヒーレント白色パルスを複数のパスに分離し、各波
長対応の波長選択手段で複数のコヒーレント白色パルス
からそれぞれ異なる波長成分を選択する。その後は、請
求項１の構成と同様に、各波長の光パルスをそれぞれ複
数のパスに分離し、各波長対応の複数の光変調器でそれ
ぞれ異なる信号により変調する。各波長対応の複数の光
遅延器は、各波長の複数の変調信号光にそれぞれ所定の
時間遅延を与え、光結合手段で結合して時分割波長多重
信号光として出力する（請求項２）。
るコヒーレント白色パルスを複数のパスに分離し、各波
長対応の波長選択手段で複数のコヒーレント白色パルス
からそれぞれ異なる波長成分を選択する。その後は、請
求項１の構成と同様に、各波長の光パルスをそれぞれ複
数のパスに分離し、各波長対応の複数の光変調器でそれ
ぞれ異なる信号により変調する。各波長対応の複数の光
遅延器は、各波長の複数の変調信号光にそれぞれ所定の
時間遅延を与え、光結合手段で結合して時分割波長多重
信号光として出力する（請求項２）。
【０００９】また、コヒーレント白色光源から出力され
るコヒーレント白色パルスを複数のパスに分離し、各波
長対応の複数の光変調器でそれぞれ異なる信号により変
調する。各波長対応の複数の光遅延器は、各波長対応の
複数の変調信号光にそれぞれ所定の時間遅延を与え、光
結合器で結合して時分割多重信号光として出力する。各
波長対応の波長選択手段は、各波長対応の時分割多重信
号光からそれぞれ異なる波長成分を選択し、光結合手段
で結合して時分割波長多重信号光として出力する（請求
項３）。
るコヒーレント白色パルスを複数のパスに分離し、各波
長対応の複数の光変調器でそれぞれ異なる信号により変
調する。各波長対応の複数の光遅延器は、各波長対応の
複数の変調信号光にそれぞれ所定の時間遅延を与え、光
結合器で結合して時分割多重信号光として出力する。各
波長対応の波長選択手段は、各波長対応の時分割多重信
号光からそれぞれ異なる波長成分を選択し、光結合手段
で結合して時分割波長多重信号光として出力する（請求
項３）。
【００１０】また、上記の構成において、光変調器と光
遅延器の接続を入れ替えてもよい（請求項４）。
遅延器の接続を入れ替えてもよい（請求項４）。
【００１１】
（第１の実施形態−請求項１に対応）図１は、本発明の
時分割波長多重信号光発生装置の第１の実施形態を示
す。図において、コヒーレント白色光源１１から出力さ
れた超広帯域のコヒーレント白色パルスは、光分波器１
２の１つの入力ポートに入力される。光分波器１２は、
Ｍ個の異なる波長成分λ1 ，λ2 ，…，λM を有する光
パルス群をそれぞれ異なる出力ポートに出力する。波長
λ1 の光パルスは光分岐器１３−１でＮ1 分岐され、光
変調器１４−１−１〜１４−１−Ｎ1 に入力されてそれ
ぞれ対応する送信信号により変調される。各変調信号光
は光遅延器１５−１−１〜１５−１−Ｎ1 に入力され、
時分割多重するための所定の時間遅延が与えられる。各
光遅延器から出力される変調信号光は、光結合器１６−
１を介して波長λ1 の時分割多重信号光として出力され
る。
時分割波長多重信号光発生装置の第１の実施形態を示
す。図において、コヒーレント白色光源１１から出力さ
れた超広帯域のコヒーレント白色パルスは、光分波器１
２の１つの入力ポートに入力される。光分波器１２は、
Ｍ個の異なる波長成分λ1 ，λ2 ，…，λM を有する光
パルス群をそれぞれ異なる出力ポートに出力する。波長
λ1 の光パルスは光分岐器１３−１でＮ1 分岐され、光
変調器１４−１−１〜１４−１−Ｎ1 に入力されてそれ
ぞれ対応する送信信号により変調される。各変調信号光
は光遅延器１５−１−１〜１５−１−Ｎ1 に入力され、
時分割多重するための所定の時間遅延が与えられる。各
光遅延器から出力される変調信号光は、光結合器１６−
１を介して波長λ1 の時分割多重信号光として出力され
る。
【００１２】光分波器１２から出力される波長λ2 〜λ
M の光パルスについても同様である。たとえば、波長λ
M の光パルスは光分岐器１３−ＭでＮM 分岐され、光変
調器１４−Ｍ−１〜１４−Ｍ−ＮM に入力されてそれぞ
れ対応する送信信号により変調される。各変調信号光は
光遅延器１５−Ｍ−１〜１５−Ｍ−ＮM に入力され、時
分割多重するための所定の時間遅延が与えられる。各光
遅延器から出力される変調信号光は、光結合器１６−Ｍ
を介して波長λM の時分割多重信号光として出力され
る。
M の光パルスについても同様である。たとえば、波長λ
M の光パルスは光分岐器１３−ＭでＮM 分岐され、光変
調器１４−Ｍ−１〜１４−Ｍ−ＮM に入力されてそれぞ
れ対応する送信信号により変調される。各変調信号光は
光遅延器１５−Ｍ−１〜１５−Ｍ−ＮM に入力され、時
分割多重するための所定の時間遅延が与えられる。各光
遅延器から出力される変調信号光は、光結合器１６−Ｍ
を介して波長λM の時分割多重信号光として出力され
る。
【００１３】ここで、Ｍ，Ｎ1 〜ＮM は任意の整数であ
る。Ｋ番目（Ｋは１以上Ｍ以下の整数）の光分岐器１３
−Ｋで分岐され、光結合器１６−Ｋで結合される波長λ
K の時分割多重信号光の多重度はＮK であり、コヒーレ
ント白色光源１１から出力される光パルスの繰り返し周
波数をＢ0 〔Hz〕とすると、波長λK の時分割多重信号
光のビットレートはＮK×Ｂ0 〔bit/s〕となる。なお、
各波長の時分割多重信号光のビットレートは等しくても
よい。また、光遅延器１５−Ｋ−１〜１５−Ｋ−ＮK に
おける相対遅延差は、ＤK＝Ｊ／(ＮK×Ｂ0)〔sec〕とな
る（Ｊは整数）。
る。Ｋ番目（Ｋは１以上Ｍ以下の整数）の光分岐器１３
−Ｋで分岐され、光結合器１６−Ｋで結合される波長λ
K の時分割多重信号光の多重度はＮK であり、コヒーレ
ント白色光源１１から出力される光パルスの繰り返し周
波数をＢ0 〔Hz〕とすると、波長λK の時分割多重信号
光のビットレートはＮK×Ｂ0 〔bit/s〕となる。なお、
各波長の時分割多重信号光のビットレートは等しくても
よい。また、光遅延器１５−Ｋ−１〜１５−Ｋ−ＮK に
おける相対遅延差は、ＤK＝Ｊ／(ＮK×Ｂ0)〔sec〕とな
る（Ｊは整数）。
【００１４】Ｍ個の光結合器１６−１〜１６−Ｍから出
力される波長λ1 〜λM の時分割多重信号光は、光合波
器１７に入力されて合波され、総ビットレート（Ｎ1＋
Ｎ2＋…＋ＮM)×Ｂ0〔bit/s〕の時分割波長多重信号光
として出力される。光分波器１２および光合波器１７と
しては、回折格子あるいはアレイ導波路回折格子型光合
分波器その他を用いることができる。アレイ導波路回折
格子型光合分波器の構成については後述する。各波長の
時分割多重信号光の最大ビットレートＢmax〔bit/s〕
は、光分波器１２と光合波器１７のバンド幅の積で決ま
る透過バンド幅Δｆで決まり、実用上ほぼＢmax ≦Δｆ
となる。
力される波長λ1 〜λM の時分割多重信号光は、光合波
器１７に入力されて合波され、総ビットレート（Ｎ1＋
Ｎ2＋…＋ＮM)×Ｂ0〔bit/s〕の時分割波長多重信号光
として出力される。光分波器１２および光合波器１７と
しては、回折格子あるいはアレイ導波路回折格子型光合
分波器その他を用いることができる。アレイ導波路回折
格子型光合分波器の構成については後述する。各波長の
時分割多重信号光の最大ビットレートＢmax〔bit/s〕
は、光分波器１２と光合波器１７のバンド幅の積で決ま
る透過バンド幅Δｆで決まり、実用上ほぼＢmax ≦Δｆ
となる。
【００１５】図２は、コヒーレント白色光源１１の構成
例を示す。図において、コヒーレント白色光源１１は、
中心波長λ0 の励起用光パルスを出力する励起用パルス
光源２１と、所定の分散スロープと分散を有する非線形
光学媒質２２とにより構成される。なお、必要に応じて
励起用光パルスを除去するバンド除去フィルタ２３を備
えてもよい。
例を示す。図において、コヒーレント白色光源１１は、
中心波長λ0 の励起用光パルスを出力する励起用パルス
光源２１と、所定の分散スロープと分散を有する非線形
光学媒質２２とにより構成される。なお、必要に応じて
励起用光パルスを除去するバンド除去フィルタ２３を備
えてもよい。
【００１６】ここで、コヒーレント白色光源１１の非線
形光学媒質２２中における動作について説明する。非線
形光学媒質２２中に入力された励起用光パルスは、自己
位相変調によりそのスペクトル幅が波長λ0 を中心にし
て対称に広がる。自己位相変調によるスペクトル広がり
が４光波混合の帯域に重なり始めると、自己位相変調に
よって広がったスペクトル成分を種にして、４光波混合
の利得曲線に沿ってスペクトルがその利得帯域までコヒ
ーレントに広がり始める。そして、しだいに励起光パワ
ーが減少して励起光パワーの平方根に比例する利得帯域
幅が減少すると、その時点でスペクトル広がりが停止す
る。
形光学媒質２２中における動作について説明する。非線
形光学媒質２２中に入力された励起用光パルスは、自己
位相変調によりそのスペクトル幅が波長λ0 を中心にし
て対称に広がる。自己位相変調によるスペクトル広がり
が４光波混合の帯域に重なり始めると、自己位相変調に
よって広がったスペクトル成分を種にして、４光波混合
の利得曲線に沿ってスペクトルがその利得帯域までコヒ
ーレントに広がり始める。そして、しだいに励起光パワ
ーが減少して励起光パワーの平方根に比例する利得帯域
幅が減少すると、その時点でスペクトル広がりが停止す
る。
【００１７】このとき発生したコヒーレント白色パルス
のスペクトルは、その発生過程から明らかなように励起
波長の両側に徐々に広がっていくので連続的で一様とな
る。また、発生した白色パルスのコヒーレンスは、４光
波混合光が発生する際の励起用光パルスのコヒーレンス
により決まり、励起用光パルスにコヒーレンスの高いパ
ルスを用いれば白色光のコヒーレンスも高くなる。
のスペクトルは、その発生過程から明らかなように励起
波長の両側に徐々に広がっていくので連続的で一様とな
る。また、発生した白色パルスのコヒーレンスは、４光
波混合光が発生する際の励起用光パルスのコヒーレンス
により決まり、励起用光パルスにコヒーレンスの高いパ
ルスを用いれば白色光のコヒーレンスも高くなる。
【００１８】このようにして白色パルスは約 200ｎｍ以
上にも広がる。さらに、４光波混合の種となるスペクト
ル成分を発生する自己位相変調は低励起パワーで起こ
り、また一定の利得帯域を与える４光波混合の必要励起
パワーは分散に比例して減少するので、低分散の非線形
光学媒質２２を用いれば励起パワーの低減化も可能であ
る。
上にも広がる。さらに、４光波混合の種となるスペクト
ル成分を発生する自己位相変調は低励起パワーで起こ
り、また一定の利得帯域を与える４光波混合の必要励起
パワーは分散に比例して減少するので、低分散の非線形
光学媒質２２を用いれば励起パワーの低減化も可能であ
る。
【００１９】以下、非線形光学媒質２２として用いる光
導波路の分散スロープと分散の大きさに関する規定を導
出する。４光波混合の理論から、最大利得を与える励起
光（波長λ0)と４光波混合光（波長λf ）との光角周波
数差ΩS(＝２πｃ｜1／λ0−1／λf｜：ｃは真空中の光
速）は、光導波路の３次非線形係数をγ（＝２πｎ2／
(λＡeff)〔1/(W km)〕：ｎ2 は光導波路の非線形屈折
率〔m2/W〕、Ａeff は光導波路の有効断面積〔m2〕）、
光導波路中の励起用光パルスのピークパワーをＰ
〔Ｗ〕、光導波路の分散をβ2 〔ps2/km〕とすると、 ΩS ＝（２｜γ｜Ｐ／｜β2｜)1/2 〔ＴHz〕 …(1) となる。また、光導波路の長さをＬ〔km〕とすると、Ω
S における４光波混合光強度の利得Ｇ0 は、 Ｇ0 ＝exp(２｜γ｜ＰＬ） …(2) で与えられる。
導波路の分散スロープと分散の大きさに関する規定を導
出する。４光波混合の理論から、最大利得を与える励起
光（波長λ0)と４光波混合光（波長λf ）との光角周波
数差ΩS(＝２πｃ｜1／λ0−1／λf｜：ｃは真空中の光
速）は、光導波路の３次非線形係数をγ（＝２πｎ2／
(λＡeff)〔1/(W km)〕：ｎ2 は光導波路の非線形屈折
率〔m2/W〕、Ａeff は光導波路の有効断面積〔m2〕）、
光導波路中の励起用光パルスのピークパワーをＰ
〔Ｗ〕、光導波路の分散をβ2 〔ps2/km〕とすると、 ΩS ＝（２｜γ｜Ｐ／｜β2｜)1/2 〔ＴHz〕 …(1) となる。また、光導波路の長さをＬ〔km〕とすると、Ω
S における４光波混合光強度の利得Ｇ0 は、 Ｇ0 ＝exp(２｜γ｜ＰＬ） …(2) で与えられる。
【００２０】ここで、白色光が連続的に発生するために
は、ΩS において利得をもつ必要があるので、式(2) の
Ｇ0 は１より大きくなければならない。なお、Ｇ0 は２
以上であることが好ましい。この条件より白色光発生に
必要な光導波路長ＬC は ＬC ＝lnＧ0／(２｜γ｜Ｐ） …(3) と求まる。
は、ΩS において利得をもつ必要があるので、式(2) の
Ｇ0 は１より大きくなければならない。なお、Ｇ0 は２
以上であることが好ましい。この条件より白色光発生に
必要な光導波路長ＬC は ＬC ＝lnＧ0／(２｜γ｜Ｐ） …(3) と求まる。
【００２１】ところで、波長λ0 の励起用光パルスと波
長λ0±Δλ／2の４光波混合光の光導波路長ＬC におけ
る群遅延差τ〔ps〕は、分散スロープの絶対値を｜ｄＤ
(λ)／ｄλ｜〔ps/nm2/km 〕として近似的に τ＝(1／2)｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜・（Δλ／２)2・ＬC ＝(lnＧ0／16)｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜・Δλ2／(｜γ｜Ｐ） …(4) と表せる。ここで、波長λ0±Δλ／2の４光波混合光が
発生するためには、励起用光パルスと４光波混合光との
時間的な重なりが必要で、それは両者の群遅延差τが励
起用光パルスのパルス幅Δt0 (ps：半値全幅）以下であ
るという条件 Δt0≧τ＝(lnＧ0／16)｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜・Δλ2／(｜γ｜Ｐ） …(5) で表される。したがって、分散スロープの条件として ｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜≦16（｜γ｜ＰΔt0)／(Δλ2lnＧ0) …(6) が得られる。ここで、ＰΔt0は励起用光パルスのエネル
ギーＥ〔W ps〕にほぼ等しいので、光導波路の分散スロ
ープに関する条件式 ｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜≦16（｜γ｜Ｅ)／(Δλ2lnＧ0) …(7) が得られる。
長λ0±Δλ／2の４光波混合光の光導波路長ＬC におけ
る群遅延差τ〔ps〕は、分散スロープの絶対値を｜ｄＤ
(λ)／ｄλ｜〔ps/nm2/km 〕として近似的に τ＝(1／2)｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜・（Δλ／２)2・ＬC ＝(lnＧ0／16)｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜・Δλ2／(｜γ｜Ｐ） …(4) と表せる。ここで、波長λ0±Δλ／2の４光波混合光が
発生するためには、励起用光パルスと４光波混合光との
時間的な重なりが必要で、それは両者の群遅延差τが励
起用光パルスのパルス幅Δt0 (ps：半値全幅）以下であ
るという条件 Δt0≧τ＝(lnＧ0／16)｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜・Δλ2／(｜γ｜Ｐ） …(5) で表される。したがって、分散スロープの条件として ｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜≦16（｜γ｜ＰΔt0)／(Δλ2lnＧ0) …(6) が得られる。ここで、ＰΔt0は励起用光パルスのエネル
ギーＥ〔W ps〕にほぼ等しいので、光導波路の分散スロ
ープに関する条件式 ｜ｄＤ(λ0)／ｄλ｜≦16（｜γ｜Ｅ)／(Δλ2lnＧ0) …(7) が得られる。
【００２２】次に、光導波路が波長λ0 の励起用光パル
スから波長λ0±Δλ／2の４光波混合光を発生させるた
めには、少なくとも式(1) で与えられる利得帯域（∝Ω
S ）がΔλ／４以上でなければならない。したがって、 ΩS ＝（２｜γ｜Ｐ／｜β2｜)1/2≧２πｃΔλ／(４λ0 2） …(8) でなければならない。ここで、β2 とＤ(λ)の関係式 ｜β2｜＝λ2｜Ｄ(λ)｜／（２πｃ） …(9) を用いて、光導波路の分散に関する条件式 ｜Ｄ(λ0)｜≦(16／πｃ)・λ0 2｜γ｜Ｐ／(Δλ)2 …(10) が求まる。式(10)は、少なくとも式(3) で規定される長
さlnＧ0／(２｜γ｜Ｐ）にわたって満たされなければな
らない。
スから波長λ0±Δλ／2の４光波混合光を発生させるた
めには、少なくとも式(1) で与えられる利得帯域（∝Ω
S ）がΔλ／４以上でなければならない。したがって、 ΩS ＝（２｜γ｜Ｐ／｜β2｜)1/2≧２πｃΔλ／(４λ0 2） …(8) でなければならない。ここで、β2 とＤ(λ)の関係式 ｜β2｜＝λ2｜Ｄ(λ)｜／（２πｃ） …(9) を用いて、光導波路の分散に関する条件式 ｜Ｄ(λ0)｜≦(16／πｃ)・λ0 2｜γ｜Ｐ／(Δλ)2 …(10) が求まる。式(10)は、少なくとも式(3) で規定される長
さlnＧ0／(２｜γ｜Ｐ）にわたって満たされなければな
らない。
【００２３】なお、光導波路中の励起用光パルスのピー
クパワーＰと、光導波路に入力される励起用光パルスの
ピークパワーＰ0 とは、励起用光パルスの波形変化等の
ために一般に異なる。これらは補正係数αを用いて、Ｐ
＝αＰ0 と表すことができる。図３は、アレイ導波路回
折格子型光合分波器の構成例を示す。
クパワーＰと、光導波路に入力される励起用光パルスの
ピークパワーＰ0 とは、励起用光パルスの波形変化等の
ために一般に異なる。これらは補正係数αを用いて、Ｐ
＝αＰ0 と表すことができる。図３は、アレイ導波路回
折格子型光合分波器の構成例を示す。
【００２４】図において、アレイ導波路回折格子型光合
分波器は、基板３０上に、入力導波路３１と、所定の導
波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる導波路
アレイ３２と、複数本の出力導波路３３と、入力導波路
３１と導波路アレイ３２とを接続する入力側扇形スラブ
導波路３４と、導波路アレイ３２と出力導波路３３とを
接続する出力側扇形スラブ導波路３５とを形成したもの
である。
分波器は、基板３０上に、入力導波路３１と、所定の導
波路長差で順次長くなる複数本の導波路からなる導波路
アレイ３２と、複数本の出力導波路３３と、入力導波路
３１と導波路アレイ３２とを接続する入力側扇形スラブ
導波路３４と、導波路アレイ３２と出力導波路３３とを
接続する出力側扇形スラブ導波路３５とを形成したもの
である。
【００２５】入力導波路３１の１つに入力されたコヒー
レント白色パルスは、入力側扇形スラブ導波路３４にお
いて回折により広がり、その回折面と垂直に配置された
導波路アレイ３２に導かれる。導波路アレイ３２は、各
導波路が導波路長差ΔＬで順次長くなっているので、各
導波路を伝搬して出力側扇形スラブ導波路３５に到達し
た光には導波路長差ΔＬに対応する位相差が生じてい
る。この位相差は波長により異なるので、出力側扇形ス
ラブ導波路３５のレンズ効果で出力導波路３３の入力端
に集光する際に、波長ごとに異なる位置に集光する。し
たがって、各出力ポートには異なる波長の光パルスが取
り出され、光分波器１２として機能することになる。ま
た、逆の経路を辿ることにより光合波器１７として機能
する。
レント白色パルスは、入力側扇形スラブ導波路３４にお
いて回折により広がり、その回折面と垂直に配置された
導波路アレイ３２に導かれる。導波路アレイ３２は、各
導波路が導波路長差ΔＬで順次長くなっているので、各
導波路を伝搬して出力側扇形スラブ導波路３５に到達し
た光には導波路長差ΔＬに対応する位相差が生じてい
る。この位相差は波長により異なるので、出力側扇形ス
ラブ導波路３５のレンズ効果で出力導波路３３の入力端
に集光する際に、波長ごとに異なる位置に集光する。し
たがって、各出力ポートには異なる波長の光パルスが取
り出され、光分波器１２として機能することになる。ま
た、逆の経路を辿ることにより光合波器１７として機能
する。
【００２６】なお、各波長のバンド幅およびチャネル間
隔は、アレイ導波路回折格子型光合分波器の導波路パラ
メータにより決定され、各出力ポートに分波される光パ
ルスのパルス幅はアレイ導波路回折格子型光合分波器の
バンド幅より決定されるトランスフォームリミットパル
スとなる。 （第２の実施形態−請求項２に対応）図４は、本発明の
時分割波長多重信号光発生装置の第２の実施形態を示
す。
隔は、アレイ導波路回折格子型光合分波器の導波路パラ
メータにより決定され、各出力ポートに分波される光パ
ルスのパルス幅はアレイ導波路回折格子型光合分波器の
バンド幅より決定されるトランスフォームリミットパル
スとなる。 （第２の実施形態−請求項２に対応）図４は、本発明の
時分割波長多重信号光発生装置の第２の実施形態を示
す。
【００２７】図において、コヒーレント白色光源１１か
ら出力された超広帯域のコヒーレント白色パルスは、光
分岐器１８に入力されてＭ分岐される。各コヒーレント
白色パルスは、それぞれ対応する波長選択手段１９−１
〜１９−Ｍを介して特定の波長成分λ1 ，λ2 ，…，λ
M が選択出力される。なお、各波長選択手段におけるバ
ンド幅および絶対波長は任意であり、それぞれ任意の中
心波長で任意のパルス幅を有する光パルスを生成するこ
とができる。ここでは、波長選択手段１９−１から出力
される波長λ1 の光パルスが光分岐器１３−１でＮ1 分
岐され、光変調器１４−１−１〜１４−１−Ｎ1 に入力
されてそれぞれ対応する送信信号により変調される。各
変調信号光は光遅延器１５−１−１〜１５−１−Ｎ1 に
入力され、時分割多重するための所定の時間遅延が与え
られる。各光遅延器から出力される変調信号光は、光結
合器１６−１を介して波長λ1 の時分割多重信号光とし
て出力される。
ら出力された超広帯域のコヒーレント白色パルスは、光
分岐器１８に入力されてＭ分岐される。各コヒーレント
白色パルスは、それぞれ対応する波長選択手段１９−１
〜１９−Ｍを介して特定の波長成分λ1 ，λ2 ，…，λ
M が選択出力される。なお、各波長選択手段におけるバ
ンド幅および絶対波長は任意であり、それぞれ任意の中
心波長で任意のパルス幅を有する光パルスを生成するこ
とができる。ここでは、波長選択手段１９−１から出力
される波長λ1 の光パルスが光分岐器１３−１でＮ1 分
岐され、光変調器１４−１−１〜１４−１−Ｎ1 に入力
されてそれぞれ対応する送信信号により変調される。各
変調信号光は光遅延器１５−１−１〜１５−１−Ｎ1 に
入力され、時分割多重するための所定の時間遅延が与え
られる。各光遅延器から出力される変調信号光は、光結
合器１６−１を介して波長λ1 の時分割多重信号光とし
て出力される。
【００２８】他の波長選択手段１９−２〜１９−Ｍから
出力される波長λ2 〜λM の光パルスについても同様で
ある。たとえば、波長λM の光パルスは光分岐器１３−
ＭでＮM 分岐され、光変調器１４−Ｍ−１〜１４−Ｍ−
ＮM に入力されてそれぞれ対応する送信信号により変調
される。各変調信号光は光遅延器１５−Ｍ−１〜１５−
Ｍ−ＮM に入力され、時分割多重するための所定の時間
遅延が与えられる。各光遅延器から出力される変調信号
光は、光結合器１６−Ｍを介して波長λM の時分割多重
信号光として出力される。このときの多重度は第１の実
施形態と同様である。なお、各波長の時分割多重信号光
のビットレートは等しくてもよい。
出力される波長λ2 〜λM の光パルスについても同様で
ある。たとえば、波長λM の光パルスは光分岐器１３−
ＭでＮM 分岐され、光変調器１４−Ｍ−１〜１４−Ｍ−
ＮM に入力されてそれぞれ対応する送信信号により変調
される。各変調信号光は光遅延器１５−Ｍ−１〜１５−
Ｍ−ＮM に入力され、時分割多重するための所定の時間
遅延が与えられる。各光遅延器から出力される変調信号
光は、光結合器１６−Ｍを介して波長λM の時分割多重
信号光として出力される。このときの多重度は第１の実
施形態と同様である。なお、各波長の時分割多重信号光
のビットレートは等しくてもよい。
【００２９】Ｍ個の光結合器１６−１〜１６−Ｍから出
力される波長λ1 〜λM の時分割多重信号光は、光合波
器１７に入力されて合波され、総ビットレート（Ｎ1＋
Ｎ2＋…＋ＮM)×Ｂ0〔bit/s〕の時分割波長多重信号光
として出力される。なお、時分割多重信号光の最大ビッ
トレートＢmax〔bit/s〕は、波長選択手段１９−１〜１
９−Ｍと光合波器１７のバンド幅の積で決まる透過バン
ド幅Δｆで決まり、実用上ほぼＢmax ≦Δｆとなる。
力される波長λ1 〜λM の時分割多重信号光は、光合波
器１７に入力されて合波され、総ビットレート（Ｎ1＋
Ｎ2＋…＋ＮM)×Ｂ0〔bit/s〕の時分割波長多重信号光
として出力される。なお、時分割多重信号光の最大ビッ
トレートＢmax〔bit/s〕は、波長選択手段１９−１〜１
９−Ｍと光合波器１７のバンド幅の積で決まる透過バン
ド幅Δｆで決まり、実用上ほぼＢmax ≦Δｆとなる。
【００３０】（第３の実施形態−請求項３に対応）図５
は、本発明の時分割波長多重信号光発生装置の第３の実
施形態を示す。本実施形態は、第２の実施形態における
波長選択手段１９−１〜１９−Ｍを光結合器１６−１〜
１６−Ｍの後段に配置したものである。時分割波長多重
信号光発生装置としての動作は第２の実施形態と同様で
ある。なお、光分岐器１８と各波長対応の光分岐器１３
−１〜１３−Ｍは必ずしも２段構成にする必要はなく、
全体で１入力(Ｎ1＋Ｎ2＋…＋ＮM）出力になるものであ
ればよい。
は、本発明の時分割波長多重信号光発生装置の第３の実
施形態を示す。本実施形態は、第２の実施形態における
波長選択手段１９−１〜１９−Ｍを光結合器１６−１〜
１６−Ｍの後段に配置したものである。時分割波長多重
信号光発生装置としての動作は第２の実施形態と同様で
ある。なお、光分岐器１８と各波長対応の光分岐器１３
−１〜１３−Ｍは必ずしも２段構成にする必要はなく、
全体で１入力(Ｎ1＋Ｎ2＋…＋ＮM）出力になるものであ
ればよい。
【００３１】以上示した各実施形態において、光合波器
１７に代えて光結合器を用いてもよい。この場合に、図
１に示す第１の実施形態および図４に示す第２の実施形
態において、各波長対応の光結合器１６−１〜１６−Ｍ
と光合波器１７に代わる光結合器は必ずしも２段構成に
する必要はなく、全体で（Ｎ1＋Ｎ2＋…＋ＮM)入力１出
力になるものであればよい。
１７に代えて光結合器を用いてもよい。この場合に、図
１に示す第１の実施形態および図４に示す第２の実施形
態において、各波長対応の光結合器１６−１〜１６−Ｍ
と光合波器１７に代わる光結合器は必ずしも２段構成に
する必要はなく、全体で（Ｎ1＋Ｎ2＋…＋ＮM)入力１出
力になるものであればよい。
【００３２】また、図４に示す第２の実施形態および図
５に示す第３の実施形態において、波長選択手段１９−
１〜１９−Ｍの選択波長を可変させる構成でもよい。た
だし、この場合には光合波器１７に代えて光結合器を用
いる必要がある。また、図１に示す第１の実施形態にお
いて、光分波器１２としてアレイ導波路回折格子型光合
分波器を用いた場合に、コヒーレント白色パルスの入力
ポートをシフトすることにより、出力ポートの波長配置
をサイクリックにシフトさせることができる。
５に示す第３の実施形態において、波長選択手段１９−
１〜１９−Ｍの選択波長を可変させる構成でもよい。た
だし、この場合には光合波器１７に代えて光結合器を用
いる必要がある。また、図１に示す第１の実施形態にお
いて、光分波器１２としてアレイ導波路回折格子型光合
分波器を用いた場合に、コヒーレント白色パルスの入力
ポートをシフトすることにより、出力ポートの波長配置
をサイクリックにシフトさせることができる。
【００３３】また、以上示した実施形態において、光変
調器１４と光遅延器１５の接続を入れ替えてもよい。
調器１４と光遅延器１５の接続を入れ替えてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の時分割波
長多重信号光発生装置に用いられるコヒーレント白色光
源は、複雑なスペクトル構造をもたず、一様で連続的な
スペクトルを有し、超広帯域(200ｎｍ程度）で高いコヒ
ーレンスを有し、さらにＧHzの繰り返し周波数の白色パ
ルスを低励起パワーで発生させることができる。
長多重信号光発生装置に用いられるコヒーレント白色光
源は、複雑なスペクトル構造をもたず、一様で連続的な
スペクトルを有し、超広帯域(200ｎｍ程度）で高いコヒ
ーレンスを有し、さらにＧHzの繰り返し周波数の白色パ
ルスを低励起パワーで発生させることができる。
【００３５】この白色パルスを光分波器または波長選択
手段に入力することにより、複数の異なる波長成分を有
する光パルス群とし、さらに各波長ごとに複数に分岐し
てそれぞれを独立に変調し、各波長ごとに時分割多重し
て合波することにより、 200〔ｎｍ〕程度の波長範囲に
わたり１〔Ｔbit/s 〕以上の時分割波長多重信号光を発
生させることができる。
手段に入力することにより、複数の異なる波長成分を有
する光パルス群とし、さらに各波長ごとに複数に分岐し
てそれぞれを独立に変調し、各波長ごとに時分割多重し
て合波することにより、 200〔ｎｍ〕程度の波長範囲に
わたり１〔Ｔbit/s 〕以上の時分割波長多重信号光を発
生させることができる。
【図１】本発明の時分割波長多重信号光発生装置の第１
の実施形態を示す図。
の実施形態を示す図。
【図２】コヒーレント白色光源１１の構成例を示す図。
【図３】アレイ導波路回折格子型光合分波器の構成例を
示す図。
示す図。
【図４】本発明の時分割波長多重信号光発生装置の第２
の実施形態を示す図。
の実施形態を示す図。
【図５】本発明の時分割波長多重信号光発生装置の第３
の実施形態を示す図。
の実施形態を示す図。
【図６】従来の波長多重信号光発生装置の構成例を示す
図。
図。
１１ コヒーレント白色光源 １２ 光分波器 １３，１８ 光分岐器 １４ 光変調器 １５ 光遅延器 １６ 光結合器 １７ 光合波器 １９ 波長選択手段 ２１ 励起用パルス光源 ２２ 非線形光学媒質 ２３ バンド除去フィルタ ３０ 基板 ３１ 入力導波路 ３２ 導波路アレイ ３３ 出力導波路 ３４ 入力側扇形スラブ導波路 ３５ 出力側扇形スラブ導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/142 10/04 10/06
Claims (4)
- 【請求項１】 ３次非線形係数をγ、励起用光パルスの
１パルス当たりのエネルギーをＥ、励起用光パルスのピ
ークパワーをＰ、４光波混合光強度の利得をＧ0(Ｇ0 は
２以上）、真空中の光速をｃとしたときに、波長λ0 を
含む所定の波長範囲Δλで長さが lnＧ0／(２｜γ｜Ｐ）〔km〕 以上であり、分散スロープの絶対値が 16（｜γ｜Ｅ)／(Δλ2 lnＧ0) 〔ps/nm2/km 〕 以下であり、かつ波長λ0 での分散の絶対値が (16／πｃ)・λ0 2｜γ｜Ｐ／(Δλ)2 〔ps/nm/km〕 以下である非線形光学媒質と、この非線形光学媒質に波
長λ0 の励起用光パルスを入力する手段とを有し、超広
帯域のコヒーレント白色パルスを出力するコヒーレント
白色光源と、 前記コヒーレント白色パルスを入力し、複数の異なる波
長を有する光パルスに分離する光分波器と、 前記各波長の光パルスをそれぞれ複数のパスに分離する
各波長対応の光分岐器と、 前記各波長対応の光分岐器の複数の出力をそれぞれ異な
る信号により変調する各波長対応の複数の光変調器と、 前記各波長対応の複数の光変調器の出力にそれぞれ所定
の時間遅延を与えて出力する各波長対応の複数の光遅延
器と、 前記各波長対応の複数の光遅延器の出力を結合して時分
割波長多重信号光を出力する光結合手段とを備えたこと
を特徴とする時分割波長多重信号光発生装置。 - 【請求項２】 請求項１の光分波器に代えて、 コヒーレント白色光源から出力されるコヒーレント白色
パルスを入力し、複数のパスに分離する光分岐器と、 前記複数のコヒーレント白色パルスからそれぞれ異なる
波長成分を選択し、各波長対応の光分岐器に送出する各
波長対応の波長選択手段とを備えたことを特徴とする時
分割波長多重信号光発生装置。 - 【請求項３】 請求項１のコヒーレント白色光源と、 前記コヒーレント白色光源から出力されるコヒーレント
白色パルスを入力し、複数のパスに分離する光分岐器
と、 前記光分岐器の複数の出力をそれぞれ異なる信号により
変調する各波長対応の複数の光変調器と、 前記各波長対応の複数の光変調器の出力にそれぞれ所定
の時間遅延を与えて出力する各波長対応の複数の光遅延
器と、 前記各波長対応の複数の光遅延器の出力をそれぞれ結合
して各波長の時分割多重信号光を出力する各波長対応の
光結合器と、 前記各波長対応の光結合器から出力される時分割多重信
号光からそれぞれ対応する波長成分を選択する各波長対
応の波長選択手段と、 前記各波長対応の波長選択手段の出力を合波して時分割
波長多重信号光を出力する光結合手段とを備えたことを
特徴とする時分割波長多重信号光発生装置。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
の時分割波長多重信号光発生装置において、 光変調器と光遅延器の接続を入れ替えたことを特徴とす
る時分割波長多重信号光発生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7236914A JPH0983490A (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 時分割波長多重信号光発生装置 |
| EP96400388A EP0729057B1 (en) | 1995-02-24 | 1996-02-23 | Coherent white light source and optical devices therewith |
| US08/606,438 US5923683A (en) | 1995-02-24 | 1996-02-23 | Coherent white light source and optical devices therewith |
| DE69634021T DE69634021T2 (de) | 1995-02-24 | 1996-02-23 | Kohärente Weisslichtquelle und optische Vorrichtungen mit derselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7236914A JPH0983490A (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 時分割波長多重信号光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0983490A true JPH0983490A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17007631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7236914A Pending JPH0983490A (ja) | 1995-02-24 | 1995-09-14 | 時分割波長多重信号光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0983490A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7127168B2 (en) | 2001-06-13 | 2006-10-24 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Multi-wavelength optical modulation circuit and wavelength-division multiplexed optical signal transmitter |
| US7151423B2 (en) * | 2003-12-08 | 2006-12-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Demultiplexer and multiplexer |
-
1995
- 1995-09-14 JP JP7236914A patent/JPH0983490A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7127168B2 (en) | 2001-06-13 | 2006-10-24 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Multi-wavelength optical modulation circuit and wavelength-division multiplexed optical signal transmitter |
| US7151423B2 (en) * | 2003-12-08 | 2006-12-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Demultiplexer and multiplexer |
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