JPH1115032A - 波長多重伝送用光周波数変換器及び波長多重伝送用光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主な目的は、簡単な構成で光周波数変換を行
うことができる波長多重伝送用光周波数変換器を提供す
ることにあり、他の目的は一つの光源から簡単な構成で
複数の波長の光信号を発生することができる波長多重伝
送用光源を提供することにある。 【解決手段】 波長多重伝送用光周波数変換器20は、散
乱光発生用光ファイバ24に単一モードの光信号を入力光
Ｌ２として入力した時に後方散乱として発生する誘導ブ
リルアン散乱光Ｌ３が入力光Ｌ２から光周波数がシフト
しているので、これを光サーキュレータ23及び終端器25
を用いて取り出すことにより光周波数変換できる。ま
た、波長多重伝送用光源28は、波長多重伝送用光周波数
変換器20−１，20−２、…と光分岐器26，27，29，…と
を多段に接続することにより、一つの光源21から複数の
異なる波長の光信号を発生させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重伝送用光
周波数変換器及び波長多重伝送用光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】少ない光ファイバ芯線数で大容量の信号
伝送を行う方式として波長多重伝送方式がある。波長多
重伝送方式は、送信局で光波長（光周波数）の異なる複
数の光信号を、それぞれ別々の情報を有する電気信号で
変調した後、光合波器を用いて多重化し、波長多重信号
として１本の光ファイバを用いて受信局へ伝送する方式
であり、受信局では、光ファイバを介して伝送された波
長多重信号を光分波器で光波長毎に分離した後、別々の
光受信器で復調するようになっている。受信局の構成と
しては、光分波器で分離した後直接受信するストレート
検波方式があるが、局部発振光源を用いたヘテロダイン
検波方式もある。

【０００３】このように波長多重伝送方式は、１本の光
ファイバで１波長の光信号を伝送する場合に比べて多重
数倍に伝送容量を増加することができる。

【０００４】図５は従来の波長多重伝送用光源を用いた
波長多重伝送システムの光送信系のブロック図である。

【０００５】同図に示す光送信系１の光送信器２は、単
一モード発振する光源３と、光源３からの出力光の一部
を分岐する光分岐器４と、基準となる波長の光を出力す
る波長基準器５と、光分岐器で分岐された出力光の波長
と波長基準器５からの出力光の波長とを比較してその波
長差に応じた誤差信号を出力する比較器６と、誤差信号
が小さくなるように光源３の発振波長を制御する制御回
路７と、光分岐器４で分岐された出力光を伝送信号によ
り変調する外部変調器８とで構成されている。

【０００６】光源３に使用される半導体レーザ（以下
「ＬＤ」という）は、環境温度やバイアス電流の変化に
より１０ＧＨｚ／℃、１ＧＨｚ／ｍＡ程度の波長依存性
をもつため、制御回路７は誤差信号をＬＤ温度やＬＤバ
イアス電流へフィードバックすることにより発振波長を
制御する。

【０００７】外部変調器８の出力は光合波器９に出力信
号光として入力される。

【０００８】他の光送信器１０，１１も同様に異なる波
長の出力信号光として光合波器９に入力されて合波さ
れ、多重信号光として光ファイバ１２に出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、各光送信器
２，１０，１１の光源の発振波長が変動すると、２つ以
上の発振光の波長が接近する。受信局ではその波長差に
相当する周波数のビート雑音が発生するため、これを防
止するため各光源の発振波長は精密に制御する必要があ
る。

【００１０】しかし、上述した従来の光送信系において
は、光源の発振波長が製造ロット等によって大きくばら
ついているので、所望の発振波長の光源を入手するには
精密に発振波長を測定する等の選別作業が必要である。

【００１１】また、光源の発振波長の間隔を１０ＧＨｚ
程度の狭間隔に高密度多重する場合、高精度の波長制御
回路が各光源毎に必要となるため、装置規模が大きくな
り、コスト高になるという問題があった。

【００１２】そこで、本発明の主な目的は、上記課題を
解決し、簡単な構成で光周波数変換を行うことができる
波長多重伝送用光周波数変換器を提供することにあり、
他の目的は一つの光源から簡単な構成で複数の波長の光
信号を発生することができる波長多重伝送用光源を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の波長多重伝送用光周波数変換器は、入力した
光信号の光周波数を異なる光周波数に変換する波長多重
伝送用光周波数変換器において、端子Ａから端子Ｂ、端
子Ｂから端子Ｃへの順方向伝達特性を有し、端子Ａに単
一モード発振した光が入力光として入力される光サーキ
ュレータと、端子Ｂに接続され入力光と音響フォノンと
の相互作用により入力光の光周波数から僅かに光周波数
シフトされ入力光の伝搬方向とは逆方向に伝搬する誘導
ブリルアン散乱光を発生させると共に端子Ｃから誘導ブ
リルアン散乱光を出力させるための散乱光発生用光ファ
イバと、散乱光発生用光ファイバ伝搬後の入力光が端子
Ｂ方向へ反射するのを防止するための光終端器とを備え
たものである。

【００１４】上記構成に加え本発明の波長多重伝送用光
周波数変換器は、光サーキュレータの端子Ａの前段に、
入力光を増幅する光増幅器を設けてもよい。

【００１５】上記構成に加え本発明の波長多重伝送用光
周波数変換器は、光サーキュレータの端子Ｂと散乱光発
生用光ファイバとの間に、入力光を増幅する増幅媒体
と、増幅媒体を励起するための励起装置とを設けてもよ
い。

【００１６】本発明の波長多重伝送用光源は、異なる光
周波数の光信号を発生するための波長多重伝送用光源に
おいて、単一モード発振する光源と、光源の出力光を２
分岐する第１の光分岐器と、第１の光分岐器の一方の端
子に接続され出力光の光周波数を異なる光周波数に変換
する第１の波長多重伝送用光周波数変換器と、第１の光
分岐器の他方の端子に接続された第２の光分岐器と、第
２の光分岐器の一方の端子に接続された第２の波長多重
伝送用光周波数変換器とを備え、光分岐器と波長多重伝
送用光周波数変換器とが多段に縦続接続され第１及び第
２の光分岐器を初めとする光分岐器の空いている他方の
端子からブリルアン周波数シフト間隔に光周波数が異な
る複数の光信号を出力するものである。

【００１７】上記構成に加え本発明の波長多重伝送用光
源は、波長多重伝送用光周波数変換器が、端子Ａから端
子Ｂ、端子Ｂから端子Ｃへの順方向伝達特性を有し、端
子Ａに単一モード発振した光が入力光として入力される
光サーキュレータと、端子Ｂに接続され入力光と音響フ
ォノンとの相互作用により入力光の光周波数から僅かに
光周波数シフトされ入力光の伝搬方向とは逆方向に伝搬
する誘導ブリルアン散乱光を発生させると共に端子Ｃか
ら誘導ブリルアン散乱光を出力させるための散乱光発生
用光ファイバと、散乱光発生用光ファイバ伝搬後の入力
光が端子Ｂ方向へ反射するのを防止するための光終端器
とを有するのが好ましい。

【００１８】上記構成に加え本発明の波長多重伝送用光
源は、光サーキュレータの端子Ａの前段に、入力光を増
幅する光増幅器を設けてもよい。

【００１９】上記構成に加え本発明の波長多重伝送用光
源は、光サーキュレータの端子Ｂと散乱光発生用光ファ
イバとの間に、入力光を増幅する増幅媒体と、増幅媒体
を励起するための励起装置とを設けてもよい。

【００２０】上記構成の波長多重伝送用光周波数変換器
によれば、単一モード発振した光信号を光増幅器等によ
りある一定レベル以上の光強度に増幅し、これを入力光
として光サーキュレータの端子Ｂに接続された散乱光発
生用光ファイバ内に入力することにより、散乱光発生用
光ファイバ内で入力光と音響フォノンとの相互作用によ
り入力光の光周波数から僅かに光周波数がシフトすると
共に入力光の伝搬方向とは逆方向に伝搬する誘導ブリル
アン散乱光が発生する。この誘導ブリルアン散乱光が光
サーキュレータの端子Ｂを経て端子Ｃから出力される。
散乱光発生用光ファイバの出力端まで伝搬した入力光
は、光終端器により誘導ブリルアン散乱光が伝搬する端
子Ｂ方向への反射が防止されるため、端子Ｃからは光周
波数シフトを受けた誘導ブリルアン散乱光のみが出力さ
れる。

【００２１】また、光サーキュレータの端子Ａの前段、
或いは端子Ｂと散乱光発生用光ファイバとの間に、光増
幅媒体と励起装置とで構成した光増幅器を設けることに
より入力光だけでなく誘導ブリルアン散乱光も増幅する
ことができ、大きな出力の誘導ブリルアン散乱光が得ら
れる。

【００２２】さらに、上記構成の波長多重伝送用光源に
よれば、第１の波長多重伝送用光周波数変換器からは、
入力光からブリルアン周波数シフトされた第１の誘導ブ
リルアン散乱光が出力される。第２の波長多重伝送用光
周波数変換器からは、第１の誘導ブリルアン散乱光が入
力光となるため、その出力光は波長基準器からの出力光
の光周波数から２倍のブリルアン周波数シフトを受けて
出力される。光周波数変換器が多段に接続されているた
め、ブリルアン周波数シフト間隔の複数の波長多重光信
号が発生し、各光分岐器の空いた端子から出力すること
ができる。すなわち、一つの光源から複数の異なる光周
波数の光信号を発生させることができる。

【００２３】ブリルアン周波数シフト量は、受動部品で
ある光ファイバの組成により決定されるため、出力され
る光信号の光周波数は安定である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００２５】図１は本発明の波長多重伝送用光周波数変
換器（以下「光周波数変換器」という）の一実施の形態
を示すブロック図である。

【００２６】同図に示す光周波数変換器２０は、単一モ
ード発振する光源２１からの光Ｌ１を増幅する光増幅器
２２と、端子Ａから端子Ｂ、端子Ｂから端子Ｃへの順方
向伝達特性を有する光サーキュレータ２３と、光増幅器
２２で増幅された光が入力光として光サーキュレータ２
３の端子Ａに入力され、端子Ｂには入力光Ｌ２と音響フ
ォノン（図示せず）との相互作用により誘導ブリルアン
散乱光Ｌ３を発生させるための散乱光発生用光ファイバ
２４と、散乱光発生用光ファイバ２４を伝搬した後の入
力光Ｌ２が端子Ｂ方向へ反射するのを防止する光終端器
２５とで構成されている。

【００２７】ここで、散乱光発生用光ファイバ２４内
に、ある一定レベル以上の光強度の光信号を入力光Ｌ２
として入力すると、入力光Ｌ２と音響フォノンとの相互
作用により、入力光Ｌ２の光周波数から僅かに光周波数
がシフトすると共に、入力光Ｌ２とは逆方向に伝搬する
誘導ブリルアン散乱光Ｌ３が発生することが知られてお
り、本発明の光周波数変換器２０はこの原理を利用した
ものである。

【００２８】図２は入力光及び誘導ブリルアン散乱光の
光周波数関係を示す図である。

【００２９】同図において横軸は光周波数を示し、縦軸
は強度を示している。

【００３０】ブリルアン散乱光Ｌ３の信号光（入力光）
Ｌ２からのズレ（周波数シフト量）ΔＦは、散乱光発生
用光ファイバ２４の組成により若干異なるものの、光信
号Ｌ２の波長が１．５５μｍ帯の場合１０〜１２ＧＨｚ
程度に安定している。

【００３１】光増幅器２２により増幅された入力光を光
サーキュレータ２３の端子Ａから端子Ｂを介して散乱光
発生用光ファイバ２４の一端に入力することにより、散
乱光発生用光ファイバ２４内において誘導ブリルアン散
乱光Ｌ３が発生し、入力光Ｌ２とは逆の伝搬方向に端子
Ｂを経て端子Ｃから出力光Ｌ４が出力される。

【００３２】散乱光発生用光ファイバ２４の他端には斜
め研磨コネクタ等で構成された光終端器２５が接続され
ているため、散乱光発生用光ファイバ２４の他端におい
て入力光Ｌ２は誘導ブリルアン散乱光Ｌ３が伝搬する端
子Ｂ方向へは反射されない。そのため、端子Ｃからはブ
リルアン周波数シフトを受けた誘導ブリルアン散乱光Ｌ
３のみを取り出すことができる。これにより入力光Ｌ２
は、ブリルアン周波数シフトΔＦ分だけ光周波数変換さ
れる。

【００３３】このように、光サーキュレータ２３、散乱
光発生用光ファイバ２４及び光終端器２５の少ない部
品、かつ、受動部品のみの簡単な構成で光周波数変換を
行うことができる。

【００３４】次に、異なる光周波数の光信号を発生する
ための波長多重伝送用光源について説明する。

【００３５】図３は本発明の波長多重伝送用光源のブロ
ック図である。尚、図１に示した光周波数変換器と同様
の部材には共通の符号を用いた。

【００３６】単一モード発振する光源２１には、光源２
１からの光を２分岐する第１の光分岐器２６の入力端２
６ａが接続され、第１の光分岐器２６の一方の出力端２
６ｂには、第１の光周波数変換器２０−１の入力端２０
−１ａが接続されている。第１の光周波数変換器２０−
１の出力端２０−１ｂには、出力光を２分岐する第２の
光分岐器２７の入力端２７ａが接続されている。第２の
光分岐器２７の一方の出力端２７ｂには第２の光周波数
変換器２０−２の入力端２０−２ａが接続される。

【００３７】以下、光分岐器と光周波数変換器とが多段
に縦続接続されて波長多重伝送用光源２８が構成されて
いる。

【００３８】各光分岐器２６，２７，２９の出力におい
て、光周波数変換器が接続されていない他方の出力端２
６ｃ，２７ｃ，２９ｃは異なる光周波数の光信号を発生
する出力端子となる。

【００３９】このような構成により、第１の光周波数変
換器２０−１においては、入力光が誘導ブリルアン周波
数シフトされた第１の誘導ブリルアン散乱光が出力さ
れ、光分岐器２６の他方の出力端２６ｃから取り出すこ
とができる。第２の光周波数変換器２０−２において
は、第１の誘導ブリルアン散乱光が入力光となるため、
その出力光がさらにブリルアン周波数分だけシフトされ
た光信号が出力端２７ｃから取り出すことができる。

【００４０】以下、各光周波数変換器において、異なる
波長のブリルアン散乱光が各光分岐器の他方の出力端か
ら出力されるので、光周波数変換器を多段に接続するこ
とにより、ブリルアン周波数シフト間隔の波長多重光信
号群を発生させることができる。

【００４１】このような波長多重伝送用光源２８の光分
岐器２６，２７，２９，…の他方の出力端２６ｃ，２７
ｃ，２９ｃ，…を外部変調器３０，３１，３２，…に接
続し、各光信号を異なる情報の信号で変調することによ
り波長多重伝送用の光送信器３３を構成することができ
る。尚、「…」は同様の部材が続くことを意味する。

【００４２】以上において、一つの光源２１と、受動部
品のみで構成された光周波数変換器２０−１，２０−
２，…と、光分岐器２６，２７，２９，…という簡単な
構成で、略等光周波数間隔の波長多重伝送に使用可能な
光信号群を発生させることができる。

【００４３】図４は本発明の波長多重伝送用光周波数変
換器の他の実施の形態を示すブロック図である。

【００４４】図１に示した光周波数変換器２０との相違
点は、入力光Ｌ２を増幅する光増幅器２２の代わりに、
光サーキュレータ２３の端子Ｂと誘導ブリルアン散乱光
Ｌ３を発生させるための散乱光発生用光ファイバ２４と
の間に、入力光Ｌ２を増幅するための増幅媒体となるＥ
ｒ等の希土類添加光ファイバ３４と、この希土類添加光
ファイバ３４を励起するための励起光源３５と、入力光
Ｌ２と励起光源３５からの励起光とを合波して希土類添
加光ファイバ３４へ入力する光合波器３６とで構成され
た励起装置３７が設けられている点である。

【００４５】このような構成により、端子Ｂから入力さ
れる入力光Ｌ２が増幅されると共に、入力光Ｌ２とは逆
方向へ伝搬する誘導ブリルアン散乱光Ｌ３が増幅され
る。

【００４６】以上において本発明によれば、光増幅器以
外は、光ファイバ、光サーキュレータ及び光終端器等の
受動部品のみで光周波数変換を行うことができる。その
ため、少ない部品数、かつ簡単な装置構成であるため信
頼性が向上する。

【００４７】単一モード発振した光の発振周波数からの
周波数シフト量は、光ファイバ組成により略決定される
ため、調整箇所が少なく光周波数は安定している。

【００４８】光分岐器と光周波数変換器とを縦続接続す
るだけで、容易にチャネル数を増加することができる。

【００４９】基準となる波長基準器の出力光の波長が変
動しても、他の全ての光信号の光周波数が同様に変動す
るため、各光源間の光周波数間隔は変動しない。このた
め、受信局においてビート雑音が発生することがなく、
波長多重伝送システムの信頼性を向上させることができ
る。

【００５０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００５１】(1) 光ファイバに単一モードの光信号を入
力した時に後方散乱光として発生する誘導ブリルアン散
乱光は、入力光から光周波数シフトしているので、この
誘導ブリルアン散乱光を光サーキュレータ及び光終端器
を用いた簡単な構成で光周波数変換を行うことができる
波長多重伝送用光周波数変換器の提供を実現することが
できる。

【００５２】(2) 波長多重伝送用光周波数変換器と光分
岐器とを多段に接続することにより、簡単な構成で一つ
の光源から複数の波長の光信号を発生することができる
波長多重伝送用光源の提供を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波長多重伝送用光周波数変換器の一実
施の形態を示すブロック図である。

【図２】入力光及び誘導ブリルアン散乱光の光周波数関
係を示す図である。

【図３】本発明の波長多重伝送用光源のブロック図であ
る。

【図４】本発明の波長多重伝送用光周波数変換器の他の
実施の形態を示すブロック図である。

【図５】従来の波長多重伝送用光源を用いた波長多重伝
送システムの光送信系のブロック図である。

【符号の説明】

２０，２０−１，２０−２，２０−３，… （波長多重
伝送用）光周波数変換器 ２１ 光源 ２３ 光サーキュレータ ２４ 散乱光発生用光ファイバ ２６，２７，２９，… 光分岐器 ２８ 波長多重伝送用光源

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力した光信号の光周波数を異なる光周
   波数に変換する波長多重伝送用光周波数変換器におい
   て、端子Ａから端子Ｂ、端子Ｂから端子Ｃへの順方向伝
   達特性を有し、上記端子Ａに単一モード発振した光が入
   力光として入力される光サーキュレータと、上記端子Ｂ
   に接続され上記入力光と音響フォノンとの相互作用によ
   り上記入力光の光周波数から僅かに光周波数シフトされ
   上記入力光の伝搬方向とは逆方向に伝搬する誘導ブリル
   アン散乱光を発生させると共に上記端子Ｃから上記誘導
   ブリルアン散乱光を出力させるための散乱光発生用光フ
   ァイバと、該散乱光発生用光ファイバ伝搬後の入力光が
   上記端子Ｂ方向へ反射するのを防止するための光終端器
   とを備えたことを特徴とする波長多重伝送用光周波数変
   換器。
2. 【請求項２】 上記光サーキュレータの端子Ａの前段
   に、入力光を増幅する光増幅器を設けた請求項１に記載
   の波長多重伝送用光周波数変換器。
3. 【請求項３】 上記光サーキュレータの端子Ｂと上記散
   乱光発生用光ファイバとの間に、入力光を増幅する増幅
   媒体と、該増幅媒体を励起するための励起装置とを設け
   た請求項１に記載の波長多重伝送用光周波数変換器。
4. 【請求項４】 異なる光周波数の光信号を発生するため
   の波長多重伝送用光源において、単一モード発振する光
   源と、該光源の出力光を２分岐する第１の光分岐器と、
   該第１の光分岐器の一方の端子に接続され上記出力光の
   光周波数を異なる光周波数に変換する第１の波長多重伝
   送用光周波数変換器と、上記第１の光分岐器の他方の端
   子に接続された第２の光分岐器と、該第２の光分岐器の
   一方の端子に接続された第２の波長多重伝送用光周波数
   変換器とを備え、光分岐器と波長多重伝送用光周波数変
   換器とが多段に縦続接続され上記第１及び第２の光分岐
   器を初めとする光分岐器の空いている他方の端子からブ
   リルアン周波数シフト間隔に光周波数が異なる複数の光
   信号を出力することを特徴とする波長多重伝送用光源。
5. 【請求項５】 上記波長多重伝送用光周波数変換器が、
   端子Ａから端子Ｂ、端子Ｂから端子Ｃへの順方向伝達特
   性を有し、上記端子Ａに単一モード発振した光が入力光
   として入力される光サーキュレータと、上記端子Ｂに接
   続され上記入力光と音響フォノンとの相互作用により上
   記入力光の光周波数から僅かに光周波数シフトされ上記
   入力光の伝搬方向とは逆方向に伝搬する誘導ブリルアン
   散乱光を発生させると共に上記端子Ｃから上記誘導ブリ
   ルアン散乱光を出力させるための散乱光発生用光ファイ
   バと、該散乱光発生用光ファイバ伝搬後の入力光が上記
   端子Ｂ方向へ反射するのを防止するための光終端器とを
   有する請求項４に記載の波長多重伝送用光源。
6. 【請求項６】 上記光サーキュレータの端子Ａの前段
   に、入力光を増幅する光増幅器を設けた請求項４に記載
   の波長多重伝送用光源。
7. 【請求項７】 上記光サーキュレータの端子Ｂと上記散
   乱光発生用光ファイバとの間に、入力光を増幅する増幅
   媒体と、該増幅媒体を励起するための励起装置とを設け
   た請求項４に記載の波長多重伝送用光源。