JPH1032363A

JPH1032363A - 波長可変光源の波長安定化装置

Info

Publication number: JPH1032363A
Application number: JP8185097A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Tejima; 光啓手島
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】波長可変光源の波長を高確度に制御する波長
可変光源の波長安定化装置の実現。【解決手段】波長多重光を多電極ＤＢＲレーザのよう
な波長可変光源に注入することで、波長可変光源の波長
を光パス網の規定波長に波長制御する。波長多重光とし
て波長多重光供給モジュール２００であらかじめ高確度
に安定化した波長多重光を用いる。複数の半導体レーザ
２１０を波長監視回路２４０によって波長制御した波長
多重光源を用いることで、その波長多重光源を光クロス
コネクトなどの装置に一つ配備し、光クロスコネクトな
どの装置に複数の波長可変光源ＯＳの全てに分配する。
あらかじめ高確度に安定化した波長多重光として、光周
波数コム発生器の出力を用いることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割型通話路
を繋ぎ替える装置（波長多重通信交換機や中継機など）
などに適用される波長可変光源の波長安定化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】波長多重通信で使用される光源は、主に
半導体レーザであるが、その発振波長は、エージングや
温度変化によって変動する。そのため、複数の半導体レ
ーザの波長を同時に、かつ正確に測定する装置が必要で
ある。

【０００３】波長多重光の各波長を監視する従来の波長
監視装置は、一般に掃引型光フィルタ（例えば掃引型フ
ァブリペロー干渉計）の透過中心波長を時間的に掃引
し、波長誤差信号を時間領域に変換して波長弁別を行う
構成になっている。また複数の異なる波長で発振してい
る半導体レーザの出力光を波長多重して波長弁別を行な
っている。

【０００４】図１８は、従来の波長監視装置の構成例を
示す（参考文献１：水落ほか，「２電極ＭＱＷＤＦＢ
−ＬＤを用いた６２２Ｍｂｉｔ／ｓ−１６ｃｈＦＤＭ
コヒーレント光伝送システム」，信学論（Ｂ−Ｉ），Ｖ
ｏｌ．Ｊ７７−Ｂ−Ｉ，Ｎｏ．５，ｐｐ．２９４−３０
３，１９９４）。

【０００５】図１８において、基準波長光Ｒと波長多重
光Ｍは、光カプラ６７１で多重されて掃引型ファブリペ
ロー干渉計６７２に入力される。掃引型ファブリペロー
干渉計６７２は、発振器６７５に同期した鋸波発生器７
６で発生する鋸波ｓａ（図１９（ａ））で掃引され、そ
の透過中心波長に一致する波長の光が光検出器６７３に
受光される。光検出器６７３の出力パルスｓｂ（図１９
（ｂ））は、微分器６７８でそのピーク位置が微分検出
され（図１９（ｃ））、サンプリング回路６７９でその
ピーク位置に対応するサンプリングパルスｓｄ（図１９
（ｄ））に変換される。このサンプリングパルスと発振
器６７５の出力信号ｓｅ（図１９（ｅ））は同期検波器
６８０に入力され、その出力がサンプルホールド回路６
８１に入力される。鋸波ｓａと発振器６７５の出力信号
ｓｅは同期しているので、サンプリングパルスｓｄで発
振器６７５の出力信号ｓｅの位相を検波し、サンプルホ
ールド回路６８１でその検波出力を保持することにより
誤差信号ｓｆ（図１９（ｆ））を得ることができる。セ
レクタ６７４は、基準波長光Ｒおよび波長多重光Ｍの各
波長と、掃引型ファブリペロー干渉計６７２の透過中心
波長との相対波長誤差信号を逐次切り替えて出力する。

【０００６】基準波長光Ｒに対応する誤差信号は、加算
器６７７で鋸波発生器６７６から出力される鋸波に加算
して掃引型ファブリペロー干渉計６７２に印加され、基
準波長光Ｒに対応する光検出器６７３の出力パルスの位
置が鋸波のバイアス点になるように制御される。これに
より、掃引型ファブリペロー干渉計６７２の透過中心波
長を基準波長光Ｒの波長に安定化することができ、周辺
温度の変動に対する温度補償機能をもたせることができ
る。

【０００７】また、波長多重光Ｍの各波長に対応する誤
差信号を波長多重光Ｍの各光源に負帰還し、その注入電
流または温度を制御することにより波長多重光Ｍの波長
安定化を図ることができる。

【０００８】以上示した従来構成に用いられる掃引型フ
ァブリペロー干渉計は、圧電素子によって共振器長を掃
引する機構が必要であるものの、比較的簡単な光学回路
で実現できる。また、掃引型ファブリペロー干渉計の透
過中心波長および通過帯域幅を適宜選択することによ
り、所望の分解能で広範囲の波長変化を監視できる利点
がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来構成においては、掃引型ファブリペロー干渉計は
圧電素子によって共振器長を掃引するため、図２０に示
すように、圧電素子の電圧に対する変移量にヒステリシ
スを有するので、測定確度が限定されていた。言い替え
れば、掃引型ファブリペロー干渉計は相対波長差を測定
するためのものであって、絶対波長に対する確度は保証
されていなかった。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、波長可変光源の波長を高確度に制御する波長可変光
源の波長安定化装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の形態の波長可変光源の波長安定化装
置は、高確度に安定化させた複数の波長光を多重した波
長多重光を発生する波長多重光発生手段と、前記波長多
重光が注入される波長可変光源と、前記波長多重光が注
入された前記波長可変光源へ注入する電流により、該波
長可変光源の波長を前記波長多重光のいずれか一つの波
長に同期させる電流発生源とを有することを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明の第１の形態の変形例とし
て、前記波長多重光を光サーキュレータを介して前記波
長可変光源へ注入することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の第１の形態の他の変形例と
して、前記波長多重光を前記波長可変光源へその光出力
側の反対側の端面から注入することを特徴とする。

【００１４】本発明の第２の形態の波長可変光源の波長
安定化装置は、前記波長多重光発生手段が、複数の波長
光を発生するための複数の半導体レーザと、該複数の半
導体レーザから発生した複数の波長光を多重する合波手
段と、該合波手段から出力する波長多重光を分岐する分
岐手段と、該分岐手段で分岐された前記波長多重光と基
準波長光との誤差量を基に前記複数の半導体レーザの波
長を制御する波長監視手段とを有することを特徴とす
る。

【００１５】本発明の第３の形態の波長可変光源の波長
安定化装置は、前記波長多重光発生手段が、光周波数コ
ム発生器によって構成されることを特徴とする。

【００１６】本発明の第４の形態の波長可変光源の波長
安定化装置は、入力信号光を電気信号に復調する復調手
段と、波長多重光を入力して単一波長光を出力する前記
波長可変光源からの出力光を前記復調手段の出力電気信
号により変調する変調手段とを有し、前記入力信号光を
別波長に変換することを特徴とする。

【００１７】次に、本発明の作用について説明する。

【００１８】本発明の第１の形態の波長可変光源の波長
安定化装置は、あらかじめ高確度に安定化した波長多重
光を波長可変光源に注入するようにしたので、例えあら
い電気的制御でも波長精度の高い波長光源が実現でき、
また波長可変光源の波長を光パス網の規定波長に波長制
御するのに、波長多重光入力だけで済み、電気的制御回
路は不要となる。

【００１９】また、本発明の第２の形態の波長可変光源
の波長安定化装置は、上記のあらかじめ高確度に安定化
した波長多重光として、複数の半導体レーザを波長監視
回路によって波長制御した波長多重光源を用いるように
したので、その波長多重光源を光パスクロスコネクト装
置などに一つ配備し、光パスクロスコネクト装置などの
複数の波長可変光源に分配することで小型化が可能とな
る。

【００２０】また、本発明の第３の形態の波長可変光源
の波長安定化装置は、上記のあらかじめ高確度に安定化
した波長多重光として、光周波数コム発生器の出力を用
いるようにしたので、上記の本発明の第２の形態の波長
多重光源に比べ、さらに小型化することが可能となる。

【００２１】また、本発明の第４の形態の波長可変光源
の波長安定化装置は、入力光を電気信号に復調し、本発
明の第１形態の波長可変光源から出力する単一波長光を
その復調電気信号により変調するようにしているので、
入力波長光に対して波長精度の高い別波長の出力信号光
が比較的簡単な構成で得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２３】（第１の実施形態）図１は本発明の第１の
実施形態における、（Ａ）は多電極ＤＢＲレーザ（半導
体レーザ）の断面構成、（Ｂ）は波長可変光源回路の回
路構成を示す。本例は、前述した本発明の第１の形態に
対応し、波長可変光源の好適な一例として多電極ＤＢＲ
（分布ブラック反射）レーザを用いたものを示したもの
である。ここで、１は多電極ＤＢＲレーザ、２は多電極
ＤＢＲレーザ１に注入する電流Ｉ_DBRを可変にするため
のマルチチャネル電流源、３は多電極ＤＢＲレーザ１に
対して温度制御をする温度制御回路、および４は光サー
キュレータである。

【００２４】光サーキュレータ４に入力する入力光は、
後述の図４に示す波長多重光供給モジュールのような多
重光発生回路により、複数の波長光を多重してあらかじ
め高確度に安定化させた規定波長の波長多重光である。
この波長多重光は光サーキュレータ４を介して波長可変
光源であるＤＢＲレーザ１に入力される。

【００２５】ＤＢＲレーザ１の出力光の波長は、マルチ
チャネル電流源２によって図１（Ａ）に示すＤＢＲ領域
の注入電流Ｉ_DBRを変化させることで、図２の波長可変
特性図の波形中にλ₁〜λ₈で示すように、段階的に変
化する。一方、ＤＢＲレーザ１の波長可変特性におい
て、一つのモード内では連続的に波長が若干変化する。

【００２６】そこで、波長切替時には、ＤＢＲ領域の注
入電流Ｉ_DBRをおおむね規定波長の近傍になるような電
流値に設定する。この時、規定波長に設定されている波
長多重光を光サーキュレータ４を通じてＤＢＲレーザ１
に注入しておくと、波長多重光の一つの波長とＤＢＲレ
ーザ１の波長差が引き込み幅（波長多重光の波長間隔に
比べて小さい）内に入ると、注入同期現象によりＤＢＲ
レーザ１の発振波長は注入波長多重光の一つの波長（光
注入がされる前に発振していた波長に近い波長多重光の
一つ）に同期する。

【００２７】この様に、本例では複数の波長光を多重し
た波長多重光としてあらかじめ高確度に安定化させた規
定波長の波長多重光を用い、この波長多重光を波長可変
光源１へ注入することによって、波長可変光源１の波長
を波長多重光のどれか一つに同期させているので、上記
のように注入電流のあらい制御でも波長精度の高い出力
光が得られ、また波長可変光源の波長を光パス網の規定
波長に波長制御するのに、波長多重光入力だけで済み、
電気的制御回路が不要となる。

【００２８】（第１の実施形態の変形例）図３は本発明
の第１の実施形態の変形例を示し、（Ａ）は多電極ＤＢ
Ｒレーザ（半導体レーザ）の断面構成、（Ｂ）は波長可
変光源回路の回路構成を示す。本例は、本発明の第１形
態の変形例に対応し、上記の光サーキュレータを用いず
にＤＢＲレーザ端面から波長多重光を入力する場合を示
したものである。

【００２９】図３に示すように、複数の波長光を多重し
た波長多重光を、波長可変光源であるＤＢＲレーザ１へ
その光出力側の反対側の端面から注入することによっ
て、波長可変光源１の出力光の波長を波長多重光のどれ
か一つの波長に同期させる。動作そのものは図１の実施
形態と同様である。

【００３０】本例は光サーキュレータが不用となるの
で、より構成が簡潔となる。

【００３１】（第２の実施形態）図４は本発明の第２の
実施形態の全体の構成を示す。本例は前述した本発明の
第２の形態に対応し、本発明の波長安定化装置を光クロ
スコネクトにおける波長可変光源（図４中のＯＳ）の波
長制御に適用した例であり、また波長確度の高い波長多
重光を実現する具体的手段の一例として波長監視回路の
出力を基に各光源に誤差量を帰還して波長安定化光源を
実現している。

【００３２】光パスクロスコネクト自体は公知のもので
あるが（参考文献２： A. Watanabeその他，“Optical
path cross-connect node architecture with high mod
ularity for photonic transport networks(光波長伝達
網のためのモジュール性に富む光パスクロスコネクトの
ノードの構成法）”，IEICE Trans.Commun.,Vol.E77-B,
No.10,pp. 1220-1229,1994.)、本発明の理解を容易にす
るため、まずこの光パスクロスコネクトの構成から説明
する。

【００３３】図４に示した光パスクロスコネクト１００
は、光波長伝達網を構成する複数Ｎ本（Ｎは２以上の整
数）の入力伝送路ファイバ１１０と光波長伝達網を構成
する複数Ｎ本の出力伝送路ファイバ１２０との間に結合
する複数Ｎ個のモジュール１０１を有する。この各モジ
ュール１０１はそれぞれＤＭＵＸで示した単一の波長デ
マルチプレクサ（波長多重光分波器）、ＯＲで示した複
数Ｍ個の光復調部（オプティカルレシーバ）、ＯＳで示
した複数Ｍ個の光送信部（オプティカルセンダー）、単
一の合流型スイッチ（Delivery and coupling switch)
１０３、およびＳＣで示した単一のスターカプラとから
構成される。

【００３４】波長デマルチプレクサＤＭＵＸは入力伝送
路ファイバ１１０から導入された光信号を複数Ｍ個の波
長λ₁、λ₂、…λ_Mに分波する。分波されたこれら入
力波長光のそれぞれに光復調部ＯＲが接続し、各光復調
部ＯＲにそれぞれに光送信部ＯＳが結合している。光送
信部ＯＳは、例えば、固定波長（ＷＰ）方式のものであ
り、複数のこれら光送信部ＯＳにより波長群送出部１０
２が構成される。波長群送出部１０２において、ＷＰ方
式を用いた場合には光送信部ＯＳの波長は図の上からλ
₁、λ₂、…λ_Mで存在する。一方、チューナブル波長
（ＶＷＰ）方式を用いた場合には光送信部ＯＳの波長は
適宜、同一波長が複数存在する可能性がある。

【００３５】合流型スイッチ１０３は上記各光送信部Ｏ
Ｓと個別に接続する複数Ｍ本（Ｍは２以上の整数）の入
力伝送路ファイバ、および自身のモジュールのスターカ
プラＳＣと他の全てのモジュールのスターカプラＳＣに
それぞれ結合する複数Ｎ本の出力伝送路ファイバとをそ
の内部に有する。図５にこの合流型スイッチ１０３の構
成を示す。図５に示すように、この合流型スイッチ１０
３はＭ個の上記入力伝送路ファイバにそれぞれ並列に接
続するＮ群の（すなわちＭ×Ｎ個の）経路選択用の１×
２スイッチと、これら１×２スイッチの出力に対しその
群ごとに並列に接続するＮ個のスターカプラとからな
る。この各スターカプラの波長光出力は内部の上記出力
伝送路ファイバを介して図４のスターカプラＳＣにそれ
ぞれ接続することで、合波される。各スターカプラＳＣ
はそれぞれ対応する出力伝送路ファイバ１２０に結合す
る。

【００３６】上述のような構成であるので、図４に示し
た光パスクロスコネクトは、光波長伝達網の柔軟な利用
に適用可能なように光パスの始点から終点までを同一の
波長で伝送する方式（Wavelength Path ：ＷＰ方式）と
ノード内において波長変換を行なう（同一の光パスをノ
ード毎に波長を入れ換える）方式(Virtual Wavelength
Path：ＶＷＰ方式）の両方に適用できる。

【００３７】図４の２００は規定波長の波長多重光を光
分岐回路２６０を介して光パスクロスコネクトの全ての
光送信部ＯＳに供給する波長多重光供給モジュールであ
る。波長多重光供給モジュール２００は、複数の半導体
レーザからなる波長安定化光源２１０と、その複数の半
導体レーザからの複数の波長を多重する光合波器（ＭＵ
Ｘ）２２０、波長多重光を分岐カプラ２３０、分岐され
た波長多重光と基準波長の比較により出力波長を監視す
る波長監視回路（ＭＳＭ回路）２４０および波長監視回
路２４０からの誤差データに応じて上記複数の半導体レ
ーザの波長を制御する波長制御回路２５０とから構成さ
れ、波長多重光の発生に関して波長安定化光源２１０の
複数の半導体レーザを波長監視回路２４０および波長制
御回路２５０によって波長制御している。

【００３８】本例では、上記光パスクロスコネクト１０
０の全ての光送信部ＯＳはそれぞれ光源と光変調器とか
ら構成され、その光源は波長可変光源として例えば図１
および図２に示すような多電極ＤＢＲレーザが使用され
る。その際、光送信部ＯＳの波長可変光源に対する図１
または図３のマルチチャンネル電流源２に相当する電流
源は、光パスクロスコネクト１００の外部から与えられ
る制御命令によってその注入電流の値が切り替えられ
る。波長多重光供給モジュール２００のカプラ２３０か
ら出力された規定波長の波長多重光は光分岐回路２６０
により分岐されて、これら光送信部ＯＳの全てに供給さ
れる。利用可能な光分岐回路２６０としては、例えば公
知のスターカプラ形光分岐回路、あるいは方向性結合器
形光分岐回路等がある。

【００３９】図６は図４の波長多重光供給モジュール２
００の詳細な構成例を示す。図６に示すように、波長監
視回路２４０は後述のアレイ導波路格子（ＡＷＧ）２４
２、後述の温度制御回路２４６および光電変換・増幅回
路２４８等を有する。光電変換・増幅回路２４８は例え
ばフォトダイオード（ＰＤ）と対数増幅器（Log.Ampか
らなる。波長制御回路２５０は規定波長からの誤差量を
得るための位相比較回路２５０、帰還路フィルタ（フィ
ードバックフィルタ）２５４、ディジタルアナログ（Ｄ
／Ａ）変換器２５６およびパーソナルコンピュータ２５
８等からなる。なお、Ｄ／Ａ変換器２５６はデジタル制
御の場合に挿入するものであって、波長制御回路２５０
をアナログ制御で構成する場合はＤ／Ａ変換器２５６は
必要ないのは勿論である。

【００４０】波長安定化光源２１０を構成する複数の半
導体レーザから出力する複数の波長光を光合波器２２０
で多重し、その多重光の一部をカプラ２３０を介して波
長監視回路２４０に入力する。波長監視回路２４０は規
定波長からの誤差量を波長制御回路２５０によって波長
安定化光源２１０の半導体レーザに負帰還することで波
長制御を行う。

【００４１】図７〜図９は、図６のアレイ導波路格子２
４２および温度制御回路２４６の内容を示したものであ
る。

【００４２】まず、図７において、基準光源２４４から
の基準波長光（波長λ₀）とカプラ２３０からの監視対
象の波長多重光（波長λ₁〜λ_n）は、波長監視回路２
４２内の光カプラ１１で多重されてアレイ導波路格子２
４２の所定の入力導波路に入力される。アレイ導波路格
子２４２は、基板３１上に形成した入力用導波路アレイ
３２、入力側コンケイブスラブ導波路３３、導波路長差
ΔＬで順次長くなる複数本の導波路からなるアレイ導波
路３４、出力側コンケイブスラブ導波路３５、出力用導
波路アレイ３６を順次接続した構成である。本例ではア
レイ導波路３４にヒータ１３が取り付けられる。発振器
１４から出力される参照信号Ｓａは電流回路１５に入力
され、ヒータ１３の温度を制御する。

【００４３】アレイ導波路格子２４２の出力導波路＃０
〜＃ｎには、前述の光電変換・増幅回路２４８を構成す
る光検出器１６−０，１６−ｉ（ｉは１〜ｎ）が接続さ
れる（図８（Ａ））。これら光検出器１６−０，１６−
ｉの出力は、それぞれ光電変換・増幅回路２４８を構成
する増幅器１７−０，１７−ｉを介して位相比較器２５
２−０，２５２−ｉに接続される。位相比較器２５２−
０，２５２−ｉには、発振器１４から出力される参照信
号Ｓａが入力され、その出力はそれぞれローパスフィル
タ（ＬＰＦ）２５４−０，２５４−ｉに入力される。ロ
ーパスフィルタ２５４−０の出力は積分器２０−０に入
力される。積分器２０−０の出力には温度制御回路２４
６が接続される。温度制御回路２４６は、アレイ導波路
格子２４２の温度を調整するペルチェクーラ（ペルチェ
素子）２２を制御する。なお、位相比較器２５２−０、
ローパスフイルタ２５４−０、積分器２０−０は図６に
示すようにパーソナルコンピュータ２５８に置き換える
ことができる。

【００４４】図９は、上記温度制御回路２４６の構成を
示すブロック図である。同図において、符号１２Ｔは、
アレイ導波路格子２４２の温度を検出するサーミスタで
ある。サーミスタ１２Ｔの出力は、温度制御回路２４６
内のサーミスタブリッジ回路２１１に送られる。サーミ
スタブリッジ回路２１１は、サーミスタ１２Ｔの抵抗値
から、アレイ導波路格子２４２の温度に対応する温度信
号ＴＳを出力し、比較器２１２へ供給する。比較器２１
２の他方の入力端子には、基準電圧源２１３から、基準
電圧ＲＶが供給されている。比較器２１２は、温度信号
ＴＳと基準電圧ＲＶとを比較し、実測温度と設定温度と
の誤差信号ＴＥを出力する。誤差信号ＴＥは、あらかじ
め設定された時定数を有するループフィルタ２１４に供
給される。ループフィルタ２１４は、誤差信号ＴＥを温
度制御信号ＴＣに変換する。

【００４５】一方、基準波長光に関する波長誤差信号Ｓ
ｄは、加算回路２１５に供給される。この波長誤差信号
Ｓｄは、基準波長光の波長と、基準波長光のチャネルの
透過中心波長との波長誤差である。一方、透過中心波長
の設定値と基準波長光の波長との間に、予め設定したオ
フセットがある場合には、波長誤差信号Ｓｄとオフセッ
ト信号ＦＳとの和が、設定透過中心波長と実際の透過中
心波長との誤差となる。加算回路２１５は、オフセット
回路２１６から供給されたオフセット信号ＦＳと、波長
誤差信号Ｓｄとを加算し、誤差信号ＥＳを次の加算回路
２１７に供給する。加算回路２１７は、誤差信号ＥＳと
温度制御信号ＴＣとの差をとり、ペルチェ素子駆動回路
２１８を介して、ペルチェクーラ２２を制御する。この
ように、アレイ導波路格子２４２の設定透過中心波長と
基準波長光の波長とのずれ量を示すオフセット信号を用
いることによって、設定透過中心波長と異なる波長の基
準波長光を用いて制御することが可能となる。

【００４６】なお、図８（Ｂ）に示すように、アレイ導
波路格子２４２の出力導波路＃１〜＃ｎに接続される光
検出器以下の構成を１セットとし、光スイッチ２３を用
いて切り替えて接続するようにしてもよい。

【００４７】次に、アレイ導波路格子２４２の機能につ
いて説明する。

【００４８】図７に示すように、所定の入力用導波路ア
レイ３２から入射された光は、入力側コンケイブスラブ
導波路３３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３４に導かれる。導波路ア
レイ３４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コンケイブスラ
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（光周波数）
により異なるので、出力側コンケイブスラブ導波路３５
のレンズ効果で出力用導波路アレイ３６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。

【００４９】このように、アレイ導波路格子２４２は光
分波器として機能させることができる。その透過特性
は、図１０に示すように出力導波路に対応して各透過中
心波長が所定の間隔に並ぶ。なお、入力導波路の位置を
１つずらすと、透過中心波長と出力導波路の対応関係が
１チャネルずつ巡回的にずれる。

【００５０】本例では、導波路アレイ３４を加熱するヒ
ータ１３の温度を参照信号Ｓａに応じて変化させる。こ
れにより、アレイ導波路格子２４２の透過特性を波長軸
上で微小振動させることができる（図１１，図１３
（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）。その振動に応じて得
られる光強度の変化を同期検波することにより、透過中
心波長との相対的な波長誤差を検出することができる。
この原理に基づいて、まず基準波長光の波長にアレイ導
波路格子２４２の透過特性を安定化する。

【００５１】図１１および図１２は、本例における基準
波長光の波長弁別と透過特性の安定化動作を説明する図
である。

【００５２】基準波長光は、アレイ導波路格子２４２の
出力導波路＃０から出射されて光検出器１６−０に受光
され、その受光信号Ｓｂが増幅器１７−０で増幅されて
位相比較器２５２−０に入力される。このとき、出力導
波路＃０の透過中心波長は、基準波長光の波長λ₀に対
して、図１１および図１２に示す状態［１］、状態
［２］、状態［３］のいずれかの関係にある。

【００５３】出力導波路＃０の透過中心波長が基準波長
光の波長λ₀に対して短波長側になる状態［３］では、
受光信号Ｓｂは参照信号Ｓａと同じ周波数と位相の信号
となり、長波長側になる状態［１］では参照信号Ｓａと
同じ周波数で位相がπずれた信号となる。また、両者が
一致する状態［２］では、受光信号Ｓｂは参照信号Ｓａ
の２倍の周波数の信号となる。このような受光信号Ｓｂ
を位相比較器２５２−０で参照信号Ｓａによって同期検
波し、ローパスフィルタ２５４−０で微小振動成分を除
去し、信号成分を抽出することにより、基準波長光の波
長λ₀と出力導波路＃０の透過中心波長との相対波長誤
差に対応した誤差信号Ｓｃを得ることができる。誤差信
号Ｓｃは、状態［３］では正となり、状態［１］では負
となり、状態［２］では０となる。

【００５４】この誤差信号Ｓｃを積分器２０−０で時間
積分することにより制御信号Ｓｄが得られ、これを温度
制御回路２４６およびペルチェクーラ２２を介してアレ
イ導波路格子２４２に負帰還する。アレイ導波路格子２
４２は、ペルチェクーラ２２による温度制御によっても
透過特性が変化する。これにより、相対波長誤差をゼロ
にするループが働き、アレイ導波路格子２４２の出力導
波路＃０の透過中心波長を基準波長光の波長λ₀に安定
化することができる。

【００５５】一方、アレイ導波路格子２４２の各出力導
波路＃０〜＃ｎの透過中心波長の相対精度は極めて高い
ので、出力導波路＃０の透過中心波長を安定化すること
により、アレイ導波路格子全体の透過特性を安定化する
ことができる。

【００５６】ここで、アレイ導波路格子２４２の出力導
波路＃１〜＃ｎの透過中心波長が、監視対象の波長多重
光の各波長λ₁，λ₂，…，λ_nになるように設計する
と、各出力導波路の出力光から同様の同期検波により波
長多重光の各波長誤差を検出することができる。なお、
波長多重光の各波長は等間隔でもよいし、不等間隔であ
ってもよい。アレイ導波路格子２４２はいずれの場合に
も対応できる。

【００５７】図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、本例
における波長多重光の波長弁別動作を説明する図であ
る。

【００５８】アレイ導波路格子２４２の透過特性は、基
準波長光の波長λ₀に安定化されている。したがって、
位相比較器２５２−１〜２５２−ｎにおける同期検波に
より検出される誤差信号は、波長多重光の各波長λ₁〜
λ_nと出力導波路＃１〜＃ｎの透過中心波長との相対波
長誤差に対応したものとなる。

【００５９】たとえば、波長λ₁の信号光が短波長側に
揺らいだ［１］の状態は、図１１および図１２に示す出
力導波路＃０の透過中心波長が基準波長光の波長λ₀に
対して長波長側になる状態［１］と等価である。また、
波長λ₁の信号光が長波長側に揺らいだ［３］の状態
は、出力導波路＃０の透過中心波長が基準波長光の波長
λ₀に対して短波長側になる状態［３］と等価である。
したがって、出力導波路＃１の透過中心波長λ₁に対応
する［２］の状態を中心に、波長の揺らぎに応じた誤差
信号を同期検波によって得ることができる。なお、波長
多重光の各波長誤差に対応する誤差信号は、波長誤差量
として数値化してもよく、また波長多重光の各光源の波
長制御回路へフィードバックして安定化を図るようにし
てもよい。

【００６０】このように、本例の波長監視回路２４０
は、アレイ導波路格子２４２の各出力導波路の透過中心
波長の相対精度の高さを利用し、１つの透過中心波長を
基準波長光の波長λ₀に安定化することにより、監視対
象の波長多重光の波長誤差を高確度に弁別することがで
きる。

【００６１】ところで、本例では、基準波長光と波長多
重光を多重してアレイ導波路格子２４２の所定の入力導
波路に入射しているが、基準波長光と波長多重光を別の
入力導波路から入射してもよい。上述したように、入力
導波路をシフトすることにより出力導波路が巡回的にシ
フトするので、基準波長光を別の入力導波路から入射し
て出力導波路＃０から基準波長光を出力させるには、基
準波長光の波長λ₀を波長多重光の１つの波長と同じに
すればよい。たとえば、図８（Ａ）の波長配置におい
て、基準波長光の波長をλ₁（またはλ_n）とした場合
には、基準波長光の入力導波路を波長多重光の入力導波
路の隣にすればよい。このように、アレイ導波路格子２
４２を用いることにより、基準波長光の波長λ₀を波長
多重光で使用される波長を含めて任意に設定することが
できる。

【００６２】以上のように、本例では、あらかじめ高確
度に安定化した波長多重光として、複数の半導体レーザ
を波長監視回路によって波長制御した波長多重光源を用
いるようにしたので、その波長多重光源を光パスクロス
コネクト装置などに一つ配備し、光パスクロスコネクト
装置などの複数の波長可変光源に分配することで小型化
が可能となる。

【００６３】（第３の実施形態）図１４は本発明の第３
の実施形態の全体の構成を示す。本例は前述した本発明
の第３の形態に対応し、波長多重光の発生に関して光周
波数コム発生器を用いる場合の例である。

【００６４】図１４において、３００は光周波数コム発
生回路であって、半導体レーザのような基準光源３１０
と、この基準光源の基準波長の出力光を基に規定波長の
波長多重光を生成する光周波数コム発生器３２０とから
なる。光周波数コム発生器３２０から出力する規定波長
の波長多重光は光分岐回路２６０を介して光パスクロス
コネクト１００の全ての光送信部ＯＳに供給される。光
パスクロスコネクト１００の構成は前述の図４と同じで
ある。また、光送信部ＯＳも前記実施形態で説明したと
同様に、それぞれ光源と光変調器とから構成され、その
光源は波長可変光源として例えば図１および図２に示す
ような多電極ＤＢＲレーザが使用される。

【００６５】光周波数コム発生器３２０は、図１５に示
すように、位相変調器の両端に両端に高い反射率の反射
膜３２１，３２１を施した共振構造を有する位相変調器
である。ここで、３２２はセルフォックマイクロレン
ズ、３２３はマイクロストリップライン、３２４はＳＭ
Ａコネクタおよび３２５はＴｉ−ＬｉＮｂＯ₃ で形成さ
れた導波路である。基準光源３１０からのレーザ光は、
前端のセルフォックマイクロレンズ３２２、前端の反射
膜３２１、Ｔｉ−ＬｉＮｂＯ₃導波路３２５、マイクロ
ストリップライン３２３、後端の反射膜３２１、および
後端のセルフォックマイクロレンズ３２２を通って出力
する。その際、レーザ光が両端の反射膜３２１，３２１
間で反射を繰り返す共振現象により図１６に示すような
多数の線スペクトルを有する波長多重光が後端から取り
出される。

【００６６】すなわち、光周波数コム発生器３２０の出
力光スペクトルは、図１６に示すように、変調周波数の
逓倍周波数あるいは共振器のフリースペクトルレンジ周
波数間隔に線スペクトルが立っているスペクトル形状で
ある（参考文献３：T.Saitoh,M.Kourogiand M.Ohtsu,
“A waveguide-type optical-frequency comb generato
r ”「導波路型光周波数コム発生器」、IEEE J.Photoni
cs Technology Letters,Vol.7,No.2,pp.197-199,1995.
）。

【００６７】上述のように、本例では、あらかじめ高確
度に安定化した波長多重光として、光周波数コム発生器
の出力を用いるようにしたので、上記の第２の実施形態
の波長多重光源に比べ、さらに小型化することが可能と
なる。

【００６８】（第４の実施形態）図１７は本発明の第４
の実施形態の構成を示す。本例は本発明の第４の形態に
対応し、入力波長光に対して別波長の出力信号光を生成
する例である。

【００６９】ここで、５１０は図１または図３で説明し
たと同様の波長可変光源であり、図４の波長多重光供給
モジュール２００あるいは図１４の光周波数コム発生回
路３００のような波長多重光発生回路からの波長多重光
を入力して、単一の規定波長光を出力する。波長可変光
源５１０から出力した単一の規定波長光は外部変調器５
２０に入力する。一方、入力信号光は復調器５３０によ
って電気信号に変換され、この復調電気信号は外部変調
器５２０へ入力する。外部変調器５２０は第１の実施形
態と同様な手法によって生成した規定波長光（ＣＷ光）
を復調電気信号に応じて変調することで、入力波長光に
対して別波長の出力信号を得る。従って、本例の構成で
は、入力信号光の波長と出力信号光の波長は、互いに独
立の波長に設定できる。

【００７０】上述のように、本例では、入力光を電気信
号に復調し、第１の実施形態の波長可変光源から出力す
る単一波長光をその復調電気信号により変調するように
しているので、入力波長光に対して波長精度の高い別波
長の出力信号光が比較的簡単な構成で得られる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果が得られる。

【００７２】（１）波長多重光を波長可変光源に注入す
ることで、波長可変光源の波長を光パス網の規定波長に
波長制御することができる。特に波長多重光としてあら
かじめ高確度に安定化した波長多重光を用いることで、
あらい電気的制御でも波長精度の高い波長光源が実現で
き、また波長可変光源の波長を光パス網の規定波長に波
長制御するのに、波長多重光入力だけで済み、電気的制
御回路は不要となる。（２）あらかじめ高確度に安定化した波長多重光とし
て、複数の半導体レーザを波長監視回路によって波長制
御した波長多重光源を用いることで、その波長多重光源
を光パスクロスコネクトなどの装置に一つ配備し、光パ
スクロスコネクトなどの装置に複数の波長可変光源に分
配することで小型化が可能となり、光パスクロスコネク
トなどの装置内において制御回路の経済化が図れる。

【００７３】（３）あらかじめ高確度に安定化した波長
多重光として、光周波数コム発生器の出力を用いること
で、上記の波長監視回路を用いた波長多重光源に比べ、
さらに小型化することが可能となり、波長多重光発生回
路の経済化が図れる。

【００７４】（４）入力光を電気信号に復調し、波長可
変光源から出力する単一波長光をその復調電気信号によ
り変調することで、入力信号光の波長と出力信号光の波
長を簡単な構成で独立の波長に設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示し、（Ａ）
は波長可変光源としての多電極ＤＢＲレーザの構成と入
力光と出力光の方向を示す概略断面図、（Ｂ）はそのＤ
ＢＲレーザを用いた波長可変光源回路の回路構成を示す
ブロック図である。

【図２】図１の多電極ＤＢＲレーザの注入電流と出力光
波長の関係を示すグラフである。

【図３】本発明の第１の実施形態の変形例の構成を示
し、（Ａ）は波長可変光源としての多電極ＤＢＲレーザ
に対する入力光と出力光の方向を示す概略断面図、
（Ｂ）はそのＤＢＲレーザを用いた波長可変光源回路の
回路構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第２の実施形態の全体の回路構成を示
すブロック図である。

【図５】図４の光パスコネクト内の合流型スイッチの一
例を示す結線図である。

【図６】図４の波長多重光供給モジュールの詳細な構成
例を示すブロック図である。

【図７】図６の波長監視回路の詳細な構成例を示すブロ
ック図である。

【図８】（Ａ）は、図７の要部の構成を示す図、（Ｂ）
は、図７の変形例の要部の構成を示す図である。

【図９】図７の温度制御回路の構成例を示すブロック図
である。

【図１０】図７のアレイ導波路格子の透過特性を示すグ
ラフである。

【図１１】図７の構成における基準波長光の波長弁別
と、透過特性の安定化動作とを説明するための図であ
る。

【図１２】図７の構成における基準波長光の波長弁別
と、透過特性の安定化動作とを説明するための図であ
る。

【図１３】（Ａ）および（Ｂ）は、図７の構成における
波長多重光の波長弁別動作を説明するための図である。

【図１４】本発明の第３の実施形態の全体の回路構成を
示すブロック図である。

【図１５】図１４の光周波数コム発生器の構成例を示す
断面図である。

【図１６】図１４の光周波数コム発生器の出力特性を示
すグラフである。

【図１７】本発明の第４の実施形態の回路構成を示すブ
ロック図である。

【図１８】従来の波長監視装置の一例を示すブロック図
である。

【図１９】従来の波長監視装置の動作を示す波形図であ
る。

【図２０】従来の光パスクロスコネクトの構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１波長可変光源（多電極ＤＢＲレーザ）２マルチチャネル電流源３温度制御回路４光サーキュレータ１１光カプラ１３ヒータ１４発振器１６光検出器１７増幅器２０積分器２１温度制御回路２２ペルチェクーラ２３光スイッチ３１基板３２入力用導波路アレイ３３入力側コンケイブスラブ導波路３４アレイ導波路３５出力側コンケイブスラブ導波路３６出力用導波路アレイ１００光パスクロスコネクト１０１モジュ−ル１０２波長群送出部１０３合流型スイッチ１１０入力伝送路ファイバ１２０出力伝送路ファイバ２００波長多重光供給モジュール２１０波長安定化光源２２０光合波器２３０カプラ２４０波長監視回路２４２アレイ導波路格子２４４基準光源２４６温度制御回路２４８光電変換・増幅回路２５０波長制御回路２５２位相比較器２５４帰還路フィルタ（フィードバックループフィル
タ）２５６ディジタルアナログ変換器２５８パーソナルコンピュータ２６０光分岐回路３００光周波数コム発生回路３１０基準光源３２０光周波数コム発生器３２１反射膜３２２セルフォックレンズ３２３マイクロストリップライン３２４ＳＭＡコネクタ３２５導波路ＤＭＵＸ波長多重分離装置（波長デマルチプレック
サ）ＯＲ光復調器ＯＳ光送信部（それぞれが波長可変光源を有する）ＳＣスターカプラ

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/04 // Ｈ０４Ｊ 1/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高確度に安定化させた複数の波長光を多
重した波長多重光を発生する波長多重光発生手段と、前記波長多重光が注入される波長可変光源と、前記波長多重光が注入された前記波長可変光源へ注入す
る電流により、該波長可変光源の波長を前記波長多重光
のいずれか一つの波長に同期させる電流発生源とを有す
ることを特徴とする波長可変光源の波長安定化装置。
【請求項２】前記波長多重光を光サーキュレータを介
して前記波長可変光源へ注入することを特徴とする請求
項１に記載の波長可変光源の波長安定化装置。
【請求項３】前記波長多重光を前記波長可変光源へそ
の光出力側の反対側の端面から注入することを特徴とす
る請求項１に記載の波長可変光源の波長安定化装置。
【請求項４】前記波長多重光発生手段は、複数の波長光を発生するための複数の半導体レーザと、該複数の半導体レーザから発生した複数の波長光を多重
する合波手段と、該合波手段から出力する波長多重光を分岐する分岐手段
と、該分岐手段で分岐された前記波長多重光と基準波長光と
の誤差量を基に前記複数の半導体レーザの波長を制御す
る波長監視手段とを有することを特徴とする請求項１な
いし３のいずれかに記載の波長可変光源の波長安定化装
置。
【請求項５】前記波長多重光発生手段は、光周波数コ
ム発生器によって構成されることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかに記載の波長可変光源の波長安定化
装置。
【請求項６】入力信号光を電気信号に復調する復調手
段と、波長多重光を入力して単一波長光を出力する前記波長可
変光源からの出力光を前記復調手段の出力電気信号によ
り変調する変調手段とを有し、前記入力信号光を別波長に変換することを特徴とする請
求項１ないし５のいずれかに記載の波長可変光源の波長
安定化装置。
【請求項７】前記波長可変光源は多電極ＤＢＲレーザ
であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに
記載の波長可変光源の波長安定化装置。
【請求項８】前記波長可変光源は光パスクロスコネク
トを構成する各光送信部であり、前記電流発生源は該光
パスクロスコネクトの外部から与えられる制御信号によ
って切り替えられる電流源であることを特徴とする請求
項１ないし７のいずれかに記載の波長可変光源の波長安
定化装置。