JPS62502860A - 周波数固定電磁信号の発生方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 周波数固定電磁信号の発生方法および装置〔技術分野〕 本発明は、スペクトル幅の中心周波数が参照周波数に対して固定された複数の電 磁信号を発生する方法および装置に関する。

〔背景技術〕

参照周波数に対応して周波数が設定された電磁信号群の発生は、例えば光波長を 用いる場合等の、送信信号の波長または周波数を正確に制御できることが非常に 重要な広帯域通信の分野で特に重要である。実際に、送信用のチャネルが多くな るほど、信号の周波数、特にその間隔の制御が重要になる。

〔発明の開示〕

本発明の第一の発明は、スペクトル幅の中心周波数が参照周波数に対して固定さ れた複数の電磁信号を発生する方法であり、（ａ）　参照周波数信号の少なくと も一部を第一の導波路リングに注入し、この第一の導波路リング内で、上記参照 周波数信号を散乱してこの参照周波数信号の伝搬方向と反対方向に伝搬する第一 の散乱信号を発生させ、 山）上記第一の散乱信号の少なくとも一部を第二の導波路リングに注入し、この 第二の導波路リング内で、上記第一の散乱信号を散乱してこの第一の散乱信号の 伝搬方向と反対方向に伝搬する第二の散乱信号を発生させ、 Ｔｅｌ　上記第二の散乱信号および以降の散乱信号をそれぞれの導波路リングに 注入して上記価）のステップをｎ回繰り返し、（ｄｌ　上記参照周波数信号およ び参照信号の少なくとも二つの一部をそれぞれの出力ポートに導き、参照周波数 に対して周波数が固定された複数の電磁信号を上記出力ポートに出力する。

この方法における最も単純な態様はｎ＝Ｑである。この場合および他のいくつか の場合には、複数の電磁信号は参照信号と同じ周波数の信号を含む。

それぞれの信号および導波路リングは、誘導プリルアン散乱が生じるような特性 であることが望ましい。

本発明の第二の発明は、スペクトル幅の中心周波数が参照周波数に対して固定さ れた複数の電磁信号を発生する装置であり、参照周波数信号源と、導波手段によ り互いに直列に接続された複数の導波路リングとを備え、上記参照周波数信号源 は、参照周波数信号の少なくとも一部を先頭の導波路リングに注入する構成であ り、導波路リングに注入されるそれぞれの信号および導波路リングは、それぞれ の導波路リングで散乱が発生し、注入された信号の伝搬方向と反対方向に伝搬す る散乱信号を発生する特性および構成であり、上記導波手段は、散乱信号の少な くとも一部を直列に接続された次の導波路リングに出力し、注入信号および参照 信号の少な（とも二つの信号の一部をそれぞれの出力ポートに出力する構成であ る。

導波路リングに注入される各信号およびその導波路リングは、それぞれの導波路 リングで誘導プリルアン散乱が生じる特性および構成であることが望ましい。

ラマン散乱等の他の散乱現象を使用することも可能であるが、その場合にはかな り大きな励起パワーが必要となる。

誘導プリルアン散乱（Ｓ　Ｂ　Ｓ）として知られる共鳴現象は、現在まで、導波 路を通る光の伝搬を制限すると考えられていた。この現象は、誘電体導波路に沿 って光波長を伝送する場合に特に顕著であり、狭スペクトル幅のレーザ光をある しきい値以上のパワー・レベルで注入すると、低損失光ファイバでこの現象が発 生する。

ＳＢＳの原理について、光放射に関連付けて説明する。ＳＢＳは、基本的に、入 射光波（励起光、ポンプ光）、発生した音響波および散乱光波（ストークス波） の三つの波の干渉として説明される。励起光が電歪により媒質内に圧力波を発生 し、これによる密度の変化が光学感受率を変化させる。したがって、入射光波が 音響波を励起し、この音響波が入射光波を散乱させ、この散乱によりストークス 波が生成される。

上述の三つの波はエネルギ保存則に従い、三つの周波数には、ｒＡ＝　ｒＬ−ｒ 。

の関係がある。ここで、添字り、Ｓ、Ａは、それぞれレーザ（励起）周波数、ス トークス周波数および音響周波数を示す、波数ベクトルの不整合が零、すなわち 、 ｋＡ＝　ｋＬ、−ｋ。

のときに最大パワー遷移が生じる。

、　これらの二つの等式から、二つの重要な結果が得られる。第一に、励起光波 とスト−スフ波との波数ベクトルが平行かつ反対方向のとき、ストークス波の最 大利得が得られる。したがって、単一モード・ファイバでは、ＳＢＳにより、後 方に伝搬するストークス波が発生する。第二に、ストークス波の周波数は、励起 光波の周波数から、音響周波数分だけ低周波数側にシフトしている。

ストークス波の周波数シフトは音響周波数に等しく、ｆＡ＝　２ｖＡｎλ として定義される。ここで、ｖＡは音速、ｎは導波路の反射率、λは導波路内の 光波長である。

周波数シフトは導波媒体の特性および注入波に依存する。したがって、この周波 数シフトは、温度変化等の周囲の状況の変化にはあまり依存しない。これは、そ れぞれの注入された信号とこの信号に対応する散乱信号との間の周波数シフトが 、比較的固定されることを意味する。

導波路リングを同じ材料で製造した場合にはこの周波数シフトが同じ量となるが 、異なる媒体を使用した場合には異なる周波数シフトを得ることができる。

一例として、溶融シリカで製造した光ファイバに光信号を注入した場合には、１ １．１　ＧＨｚの周波数シフトが得られる。この例では、Ｖａ　”　５９６０　 ｍ八、λ　＝　１．５５　ｆｍ、　ｎ　＝　１．４４である。

通常は導波路リングを物理的に分離するが、共通のリングを使用することもでき る。

それ以上の散乱が発生できな（なるまで、各段において信号パワーが減衰する。

これを防ぐため、リングの間に増幅器を設ける。増幅器は、半導体レーザ発振増 幅器を含んでもよく、また、ラマン散乱またはＳＢＳ等の散乱作用を利用しても よい。

散乱信号が上流の導波路リングに逆流しないように、連続する導波路リングの間 に分離手段を設けることが望ましい。このような分離手段として、ファラデイ回 転に基づくアイソレータを用いることができる。

典型的には、電磁信号は光信号を含む。本明細書において「光」とは、電磁スペ クトルの可視領域として一般に知られる部分と、この可視領域の両側の、光ファ イバ等の誘電光導波路により伝送可能な赤外頭載および紫外領域の部分とをいう 。例えば、信号の波長は０．５−ないし１０−の範囲である。

本発明による生成される信号群は、広帯域通信網に利用することができる。これ らの信号を送信信号および局部発振信号の双方に利用できる。

〔図面の簡単な説明〕

図はスペクトル幅の中心周波数が参照周波数に対して固定された複数の電磁信号 を発生する方法および装置の一例のブロック構成図を示す。

〔発明を実施するための最良の形態〕

図に示した装置はレーザ１を含み、このレーザ１は、狭スペクトル幅の出力信号 を発生する気体レーザか、または、ダイオードレーザ、分布帰還レーザ等のスペ クトル幅が比較的広い出力信号を発生する半導体レーザで構成される。いずれの 場合にも、出力信号の周波数は実質的に一定である。出力信号は、方向性結合Ｐ ｉ２を経由して、光ファイバ・リング・レーザ３に供給される。光ファイバ・リ ング・レーザ３は、光結合器４と、単一モード光ファイバにより構成されたファ イバ・リング５とを含む。光ファイバ・リング・レーザについては、ストークス 他によるオプティクス・レターズ第７巻（１９８２年）第５０９頁ないし第５１ １頁の論文（Ｌ、Ｆ、５ｔｏｒｋｅｓ　ｅｔａｌ、０ｐｔｉｅｓ　Ｌｅｔｔ、　 ７　（１９８２）　ｐｐ　５０９−５１１）に詳しく説明されている。

−例として、励起用レーザ１の波長を０，６３−とし、励起パワーを０．５６ｍ Ｗとする。より低損失のファイバ・リングを用い、より小さい励起パワーを使用 することも可能である。ファイバ・リング５の長さは１０　ｍである。このよう な励起パワーおよび波長でＳＢＳが発生し、方向性結合器２の方向に戻る散乱波 が発生する。方向性結合器２は、この散乱波を注入波から分離し、この散乱波を 光ファイバ６に沿って分離素子７に出力する。

方向性結合器２はまた、レーザ１からの参照信号を光ファイバ８に直接に供給し 、この光ファイバ８は、周波数ｆｐの信号を出力ポート９に供給する。

散乱波の周波数は、入力波の周波数ｆｐが音響周波数ｆＡだけシフトしたｆ、、 −ｆＡとなる。溶融シリカを用いたファイバ・リングの場合には、音響周波数ｆ Ａは１１．１　Ｇｌ（ｚに等しい。さらに、この散乱波のスペクトル幅は、ファ イバ・リングの特性により狭く、注入された参照信号のスペクトル幅には関係し ない。

分離素子７を通過した散乱波は、方向性結合器２と同等の結合器１０に導かれ、 ここから光ファイバ・リング・レーザ３と同等のリング・レーザ１１に導かれる 。リング・レーザ１１は別の散乱波を発生し、これを結合器１０により光ファイ バ１２に供給し、さらに分離素子１３に供給する。リング・レーザ１１が光ファ イバ・リング・レーザ３と同じ構成、すなわち同じ反射率の材質で製造されてい るので、この散乱波の周波数はｆｒ　２　ｆｐ、となる。

分離素子７の出力波はまた、結合器１０により出力ポート１４に直接に供給され る。

同様にして、結合器１０からの散乱波は、分離素子１３を経由して、別の方向性 結合器１５およびリング・レーザ１６に供給される。このリング・レーザ１６は 周波数がｆｐ　３ｆＡの散乱波を発生し、この散乱波がさらに下流のリング・レ ーザに供給され、以下同様にこれを繰り返す。分離素子１３からの散乱波は、出 カポ−Ｈ７に直接に供給される。

したがって、出力ポート９．１４．１７・・・には、それぞれその上流の周波数 から固定周波数（ｒＡ）だけ、この実施例ではそれぞれ同じ周波数だけずれた出 力信号が得られる。これらの出力信号は、搬送波信号として、または検波用の局 部発振信号として、あらゆる一般的な光伝送装置で利用できる。

ある場合には、ファイバ・リング５の長さを調節することが必要となるが、その 場合には、光ファイバを圧電シリンダ上に巻き、制御電圧を印加する。

国際調査報告 ＋剛・「マ咋−菅−・−−＋＾＊＊ｇＣ易＋１−４１ＮｅＰＣＴ／ＧＢ８６１０ ０２５４−２−ＡＩＮ’ＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ｒＮＴＥＲＮＡＴ工０ＮＡＬ　 ＳＥλＲＣＨＲＥ？ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ）参照周波数信号の少なくとも一部を第一の導波路リングに注入し、こ の第一の導波路リング内で、上記参照周波数信号を散乱してこの参照周波数信号 の伝搬方向と反対方向に伝搬する第一の散乱信号を発生させ、 （ｂ）上記第一の散乱信号の少なくとも一部を第二の導波路リングに注入し、こ の第二の導波路リング内で、上記第一の散乱信号を散乱してこの第一の散乱信号 の伝搬方向と反対方向に伝搬する第二の散乱信号を発生させ、 （ｃ）上記第二の散乱信号および以降の散乱信号をそれぞれの導波路リングに注 入して上記（ｂ）のステップをｎ回繰り返し、（ｄ）上記参照周波数信号および 参照信号の少なくとも二つの一部をそれぞれの出力ポートに導き、参照周波数に 対して周波数が固定された複数の電磁信号を上記出力ポートに出力するスペクト ル幅の中心周波数が参照周波数に対して固定された複数の電磁信号を発生する方 法。 ２．すべての散乱信号および参照信号の一部はそれぞれの出力ポートに導かれる 請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．ｎ＝０である請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４　電磁信号は光信号を含む請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の 方法。 ５．信号およびリングは誘導ブリルアン散乱が発生する特性を有する請求の範囲 第１項ないし第４項のいずれかに記載の方法。 ６．実質的に添付図面を参照して上述したスペクトル幅の中心周波数が参照周波 数に対して固定された複数の電磁信号を発生する方法。 ７．参照周波数信号源と、 導波手段により互いに直列に接続された複数の導波路リングとを備え、 上記参照周波数信号源は、参照周波数信号の少なくとも一部を先頭の導波路リン グに注入する構成であり、上記導波路リングに注入されるそれぞれの信号および その導波路リングは、それぞれの導波路リングで散乱が発生し、注入された信号 の伝搬方向と反対方向に伝搬する散乱信号を発生する特性および構成であり、 上記導波手段は、散乱信号の少なくとも一部を直列に接続された次の導波路リン グに出力し、注入信号および参照信号の少なくとも二つの信号の一部をそれぞれ の出力ポートに出力する構成であるスペクトル幅の中心周波数が参照周波数に対 して固定された複数の電磁信号を発生する装置。 ８．複数の導波路リングは実質的に同じ構成で、それぞれの散乱信号がその対応 する注入信号から実質的に同じ周波数だけずれる構成である請求の範囲第７項に 記載の装置。 ９．連続する導波路リングの間には、散乱信号が上流の導波路リングに導かれる ことを防ぐための分離手段が設けられた請求の範囲第７項または第８項に記載の 装置。 １０．導波路リングに注入されるそれぞれの信号および導波路リングは、それぞ れの導波路リングで誘導ブリルアン散乱が生じる構成である請求の範囲第７項な いし第９項のいずれかに記載の装置。 １１．実質的に添付図面を参照して上述したスペクトル幅の中心周波数が参照周 波数に対して固定された複数の電磁信号を発生する装置。 １２．請求の範囲第７項ないし第１１項のいずれかに記載の装置を含む広帯域通 信網。