JP2002082323A - 多波長一括発生装置 - Google Patents
多波長一括発生装置Info
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Abstract
トな構成で、光スペクトルの平坦化されたWDM信号を
発生すること。 【解決手段】 互いに直列に結合しており単一の中心波
長を有する入射光が入力される光パスを含んだ複数の光
パスの所定位置に配置された一つ以上の光変調器を持っ
た光変調器群2と、所定周期の信号電圧を独立に調整し
て各光変調器の入力ポートに印加する複数のパワー調整
器4を備えた。
Description
に係り、単一の中心波長を有する光から複数の中心波長
を有する多波長光を一括して発生させる装置に関する。
(WDM:Wavelength Division
Multiplexing)に使用する平坦な光スペク
トルを有する多波長一括発生法として、非線型光ファイ
バ透過によるSupercontinuum発生により
得られた平坦化連続光スペクトルを光フィルタで切り出
す手法や、光短パルス発生により得られた光パルスの繰
り返し周波数間隔で周波数軸上に並んだ光スペクトル
を、逆の周波数特性を有する光フィルタに透過させる手
法がある。
ontinuum発生における平坦化多波長発生法にお
いては、非線型光ファイバの製作は容易ではなく、時間
とコストがかかるという課題があった。また、光短パル
ス発生により得られた光スペクトルを逆特性光フィルタ
に透過させる平坦化多波長発生法においては、平坦な光
スペクトルを実現するために、光短パルスのデューティ
と、それに応じた光フィルタの透過特性の設計が困難で
あるという課題があった。
れたもので、複雑な光回路の設計を行うこと無く、単一
の中心波長を有する光を特定の繰り返し周期を有する電
気信号で変調することにより、簡易かつ低コストな構成
で、光スペクトルの平坦化されたWDM信号を発生する
ことができる多波長一括発生装置を提供することを目的
とする。
めに請求項1の発明では、単一の中心波長を有する入射
光を所定周期の信号電圧を用いて変調し、複数の中心波
長を有する多波長光を一括して発生して出力する多波長
一括発生装置であって、互いに直列に結合しており前記
入射光が入力される光パスを含んだ複数の光パスと、前
記複数の光パスの所定位置に配置された一つ以上の光変
調手段とを持った変調部と、前記信号電圧を独立に調整
して前記変調部の前記光変調手段の入力ポートに印加す
る複数の電圧印加手段とを備えた形態の多波長一括発生
装置を実施した。
波長一括発生装置において、少なくとも多波長信号が出
力される光パスに光増幅器を備える形態の多波長一括発
生装置を実施した。
波長一括発生装置において、前記光変調手段の少なくと
も一つは振幅変調器とした形態の多波長一括発生装置を
実施した。
波長一括発生装置において、前記変調部は前記光変調手
段の少なくとも一つの前記振幅変調器の他に別の光変調
手段を備え、該別の光変調手段の少なくとも一つは位相
変調器または振幅と位相を同時に変調する変調器であ
り、残りはすべて振幅変調器または位相変調器とした形
態の多波長一括発生装置を実施した。
波長一括発生装置において、前記少なくとも一つの振幅
変調器は、同時に位相変調器として動作する形態の多波
長一括発生装置を実施した。
波長一括発生装置において、前記変調部はさらに、振幅
変調器または位相変調器を備える形態の多波長一括発生
装置を実施した。
項6に記載の多波長一括発生装置において、前記変調部
は、単一波長の前記入射光の位相を前記光変調手段の前
記入力ポートに印加される信号電圧波形に対し線形に変
調し、前記所定周期は、前記信号電圧がその1/2の連
続する期間において単調に増加する増加期間と、残り1
/2の連続する期間において当該増加期間における単調
増加と対称に減少する減少期間からなり、前記振幅変調
器は、前記増加期間と前記減少期間において個別に前記
信号電圧波形をゲートする形態の多波長一括発生装置を
実施した。
項6に記載の多波長一括発生装置において、前記変調部
は、単一波長の前記入射光の位相を前記光変調手段の前
記入力ポートに印加される信号電圧波形に対し線形に変
調し、前記所定周期は、前記信号電圧がその1/2の連
続する期間において単調に増加する増加期間と、残り1
/2の連続する期間において当該増加期間における単調
増加と対称に減少する減少期間からなり、前記振幅変調
器は、前記増加期間と前記減少期間にわたって連続する
所定タイミングで前記信号電圧波形をゲートする形態の
多波長一括発生装置を実施した。
のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、前記
変調器内部の前記複数の光パスはさらに互いに並列に結
合した複数の光パスを有し、当該並列な複数の光パスの
少なくとも1つに前記光変調手段が配置され、前記複数
の光パスが協働することによって振幅変調動作を行う形
態の多波長一括発生装置を実施した。
多波長一括発生装置において、前記光変調手段は、前記
並列な複数の光パスが前記変調部内の一光パスを二つに
分岐してから一つに収束させる構成とされ、分岐された
パスの少なくとも一方に光変調手段配置され、前記分岐
されたパスが協働することによって振幅変調動作を行う
マッハツェンダ強度変調器とした形態の多波長一括発生
装置を実施した。
の多波長一括発生装置において、前記光変調手段は、前
記マッハツェンダ強度変調器を一つだけ備える形態の多
波長一括発生装置を実施した。
6のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、前
記光変調手段は電界吸収型強度変調器とした形態の多波
長一括発生装置を実施した。
6のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、前
記光変調手段にバイアスを印加する手段であって、その
パワーを独立に可変して前記バイアスを印加するバイア
ス手段を備えた形態の多波長一括発生装置を実施した。
6のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、前
記変調部は二段の前記光変調手段を備え、一段は振幅変
調器であり、別の一段は位相変調器とした形態の多波長
一括発生装置を実施した。
6のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、前
記所定周期の信号電圧を逓倍する手段を備え、前記逓倍
した信号電圧を前記複数の電圧印加手段の少なくとも一
つによって調整して前記変調部に印加する形態の多波長
一括発生装置を実施した。
6のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、前
記所定周期の信号電圧を正弦波として発生する信号発生
手段を備えた形態の多波長一括発生装置を実施した。
は16のいずれかに記載の多波長一括発生装置におい
て、前記光変調手段はすべて光位相変調器であり、前記
光変調手段の前記入力ポートに印加される前記正弦波信
号電圧の和が、位相変調指数にしてほぼ1.0πまたは
1.4πとなるように前記正弦波信号電圧の各々を調節
する形態の多波長一括発生装置を実施した。
6のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、前
記所定周期の信号電圧を所定の時間波形として発生する
信号発生手段を備えた形態の多波長一括発生装置を実施
した。
6のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、独
立に調整される前記信号電圧の時間位置を調整する位相
調整手段を前記複数の電圧印加手段のいずれかに設けた
形態の多波長一括発生装置を実施した。
の多波長一括発生装置において、前記変調手段の入力位
置に配置されて前記入射光を分岐する第1分岐手段と、
前記分岐された入射光を入射されて前記変調手段に入力
し、かつ前記変調手段からの出力光を次段に出力する第
2分岐手段と、前記変調手段を介して前記第1分岐手段
に入射された前記分岐された入射光をモニタする手段
と、前記分岐された入射光が入射された前記変調手段に
印加するバイアスを前記モニタした結果に基づいてコン
トロールする手段とを備えた形態の多波長一括発生装置
を実施した。
の多波長一括発生装置において、前記変調手段の出力位
置に配置されて前記変調手段からの出力光を分岐する分
岐手段と、前記分岐された出力光をモニタする手段と、
前記出力光を出力した前記変調手段に印加するバイアス
を前記モニタした結果に基づいてコントロールする手段
とを備えた形態の多波長一括発生装置を実施した。
の多波長一括発生装置において、前記変調手段の入力に
配置され、前記入力光を信号光とモニタ光に分岐する第
1分岐手段と、前記変調手段を通して前記信号光を入力
されて、前記変調器からの出力光を当該信号光と別のモ
ニタ光に分岐する第2分岐手段と、前記モニタ光のパワ
ーレベルを第1の電気信号に変換する光/電変換手段
と、前記別のモニタ光のパワーレベルを第2の電気信号
に変換する光/電変換手段と、前記第1および第2の電
気信号に基いたバイアス電圧を前記変調手段に供給し、
前記変調手段の入力と出力における前記信号光の比を一
定に維持する手段とを備えた形態の多波長一括発生装置
を実施した。
の多波長一括発生装置において、それぞれが異なる単一
の中心波長を有する複数の入射光を多重し、当該多重光
を前記変調部の一段目の光変調手段に入射させる多重手
段をさらに備えた形態の多波長一括発生装置を実施し
た。
6のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、前
記複数の入射光は所定間隔の周波数配置とされており、
前記多重手段は、周波数軸上で前記複数の入射光を一つ
置きに入射して多重する第1多重手段と、前記複数の入
射光の残りを一つ置きに入射して多重する第2多重手段
とを有し、前記変調部は、前記第1多重手段からの前記
多重光を変調する第1変調部と、前記第2多重手段から
の前記多重光を変調する第2変調部とを有し、さらに、
前記第1変調部からの出力光を前記それぞれ異なる単一
の中心波長毎に分波して合波する第1合分波手段と、前
記第2変調部からの出力光を前記それぞれ異なる単一の
中心波長毎に分波して合波する第2合分波手段と、前記
第1合分波手段による前記一つ置きの成分を持った合波
光と前記第2合分波手段による前記残りの一つ置きの成
分を持った合波光とを合波する手段とを備えた形態の多
波長一括発生装置を実施した。
の多波長一括発生装置において、前記第1変調部は、そ
の出力において(2N+m)個の波長(Nは自然数,m
は整数)の光パワーが所定範囲にあるようにサイドモー
ドを発生し、前記第2変調手段は、その出力において
(2N−m)個の波長(Nは自然数,mは整数)の光パ
ワーが所定範囲にあるようにサイドモードを発生する形
態の多波長一括発生装置を実施した。
の基本原理について図1を参照して説明する。本発明の
装置は、互いに直列に結合しており単一の中心波長を有
する入射光が入力される光パスを含んだ複数の光パスの
所定位置に配置された一つ以上の光変調器を持った光変
調器群2と、所定周期の信号電圧を独立に調整して各光
変調器の入力ポートに印加する複数のパワー調整器4を
備える。光源1は、上記単一の中心波長を有する入射光
を発生する。上記光変調器は、好ましくは入射光の振幅
または位相を変調することができる。光変調器群2内の
複数の光パスは、並列に結合したパスを含んでもよい。
振幅および位相に、それぞれa(t)およびb(t)な
る関数によって変調を加えた時の出力電界E(t)は、 E(t)=a(t)cos(ωct+b(t)) と表され、関数a(t)およびb(t)に応じて出力光
スペクトルの形状を設計することができる。ただし、ω
cは単一の中心波長を有する入射光の中心角周波数、t
は時間である。
または並列に結合した光パスの任意の位置に、振幅また
は位相(もしくはその両方)を変調することのできる光
変調器を配置し、光変調器群を構成する光変調器に印加
する所定周期の信号電圧のパワーを調節することによ
り、単一の中心波長を有する入射光の振幅を変調するた
めの関数a(t)および/また位相を変調するための関
数b(t)を適宜設定することで、以下に詳述する通
り、一括して発生される出力多波長光スペクトルの平坦
化を図ることができる。
より自由度の高い振幅および位相変調を可能とし、出力
光スペクトルの平坦度の向上に寄与するとともに、変調
度の増大により出力光スペクトルの広帯域化できる効果
が得られる。
る。 [第1実施形態]本発明に係る多波長一括発生装置の第
1実施形態の構成を図2に示す。図2に示すように、本
実施形態の多波長一括発生装置は、光源1、n個(≧
1)に示す光変調器を含む光変調器群(変調部)2、繰
り返し周期信号発生器3、n個のパワー調整器4、およ
びn個のパワー可変直流電源5から構成される。光源1
は単一の中心波長を有する光を発生し、これを光変調器
群2内の入力側光変調器に入射する。光変調器群2内の
各光変調器は、直列および/または並列に結合した複数
の光パスの任意の位置に配置され(図2では直列に配置
されている)、入射光を振幅および/また位相変調す
る。出力側光変調器からは多波長光が出力される。
り返される信号電圧を発生し、このパワーが適宜、パワ
ー調整器4によって調節されて各光変調器に印加され
る。各光変調器にはさらに、必要に応じてパワー可変直
流電源5が結合され、パワー可変直流電源5からの適宜
パワーを調節されたバイアスが印加される。各光変調器
による入射光の変調動作は上記信号電圧およびバイアス
に基づいて行なわれ、入射した光源1からの光の振幅お
よび/また位相が変調される。
側に広がった出力の光スペクトルは搬送周波数付近に光
パワーの小さな領域を持つが、時間波形に振幅変調によ
ってパルス状のゲートをかけることでその領域のパワー
を上昇させて出力光スペクトルを平坦化することができ
る。この出力光スペクトルの平坦度は位相変調量とパル
スの時間幅の関係で決定される。本実施形態では、パワ
ー調整器4によって光変調器に印加する所定周期の信号
電圧を調整し、パワー可変直流電源5によって印加する
バイアスを可変することで両者の関係を決定し、これに
より平坦度が決まる。
記構成によって光変調器群2からの出力光スペクトルが
平坦化可能であることを説明する。
電圧の時間波形は図3の(a)に示すような山型の関数
とする。この関数に従って、単一の中心波長を有する光
源光を位相変調すると、その多波長出力光スペクトルは
図3の(b)に示すようになる。これは、以下のように
説明することができる。
に示すように瞬時値ωmと瞬時値−ωmの間を所定周期で
往復する方形波である。図3の(d)の実線に示すよう
に、この方形波の角周波数が瞬時値ωmで表される部分
について繰り返しのNRZ(Non Return t
o Zero)信号でゲートをかけると、その光スペク
トルは図3の(e)で表され、角周波数が(ωc+ωm)
を中心とした繰り返しのNRZ信号の光スペクトルが得
られる。また図3の(f)の実線に示すように、この方
形波の角周波数が瞬時値−ωmで表される部分について
同様にゲートをかけると、その光スペクトルは図3の
(g)で表され、角周波数が(ωc−ωm)を中心とした
繰り返しのNRZ信号の光スペクトルが得られる。
重ね合わせは図3の(e)と図3の(g)を加算した図
3の(b)で表され、角周波数の瞬時値ωc(中心周波
数、つまり搬送周波数)付近の光スペクトル強度が小さ
くなり、光スペクトルの平坦化を実現することはできな
い。
源5を用いた調整を行なって、以下のように平坦化を行
う。図4の(a)に示すように、角周波数の瞬時値ωm
と−瞬時値ωmを跨ぐように繰り返しNRZ信号でゲー
トをかけるように調整した場合の出力光スペクトルを考
える。
の実線に示すように、角周波数の瞬時値ωmで表される
部分について繰り返しのRZ(Return to Z
ero)信号でゲートをかけると、その光スペクトルは
図4の(d)で表され、角周波数(ωc+ωm)を中心と
した繰り返しRZ信号の光スペクトルが得られる。また
図4の(e)の実線に示すように、角周波数の瞬時値−
ωmで表される部分について繰り返しのRZ(Retu
rn to Zero)信号でゲートをかけると、その
光スペクトルは図4の(f)で表され、角周波数(ωc
−ωm)を中心とした繰り返しRZ信号の光スペクトル
が得られる。両光スペクトルは、上記の繰り返しNRZ
信号の光スペクトルよりも広い帯域を有する。
わせは図4の(b)で表され、角周波数ωc付近におい
ても大きな光スペクトル強度を有することになり、結果
として平坦な出力光スペクトルを実現することができ
る。
する光源光の振幅および位相を変調する関数を適宜設定
し、これに従って信号電圧のパワー調整とバイアスの可
変設定を行なって振幅変調と位相変調を行なうことで、
簡易かつ低コストの構成により出力光スペクトルの平坦
度を向上できる効果がある。
波長一括発生装置の第1実施形態の変形例の構成を図5
に示す。図5に示すように、本変形例の多波長一括発生
装置は、光源1から多波長光が出射される光パスに光増
幅器50を配置した構成を採ることができる。同図にお
いては、互いに直列に結合した、光源1からの入射光が
入力される光パスを含んだ複数の光パスのすべてに光増
幅器50を配置している。このように配置した複数段の
光増幅器50の増幅利得によって、入射光が光変調器を
通過することにより生じるパワー損失、および、多波長
化により生じる一波長あたりのパワー損失を補償し、出
力SNRを大いに向上することができる。
段にのみ配置して光変調器群2内およびその前段に光増
幅器を備えない構成とした場合には、光増幅器50の後
段で生じる光パワー損失に起因して生じるSNR低下を
防止することができる。図示したように複数の光パスす
べてに光増幅器50を追加配置すれば、出力に得られる
多波長光のSNR向上に寄与することができる。
て位相変調器とした場合、繰り返し周期信号発生器4が
発生して各光変調器の入力ポートに印加される正弦波信
号電圧の和を所定の位相変調指数に換算される値に設定
することで、チャンネル間パワー偏差を抑制することが
できる。
において、チャンネル間パワー偏差を変化させた例を示
す特性図である。
の場合を示している。例えば7チャンネルの場合には、
上記正弦波信号電圧の和が位相変調指数に換算してほぼ
1.0πまたは1.4πとなるように各正弦波信号電圧
の各々を調節したときに、5〜6dBの小さなチャンネ
ル間パワー偏差を実現できる。9,11チャンネルの場
合にも、同様の調節値においてチャンネル間パワー偏差
はほぼ最小の値を示している。
には、山型の変調関数により位相変調を受けた入射光の
振幅にゲートをかける場合に、山型の変調関数を跨いだ
時間間隔でゲートをかけることによってスペクトル平坦
化を実現する例を示した。すなわち、第1実施形態にお
いては、単一波長の入射光の位相を入力ポートに印加さ
れる信号電圧波形に対し線形に変調し、信号電圧の周期
が、その信号電圧がその1/2の連続する期間において
単調に増加する増加期間と、残り1/2の連続する期間
において当該増加期間における単調増加と対称に減少す
る減少期間からなるときに、増加期間(位相変調関数の
微分係数はこのとき正)と減少期間(位相変調関数の微
分係数はこのとき負)にわたり連続するような図4の
(a)のタイミングで信号電圧波形をゲートしていた。
加期間と上記減少期間において個別に上記信号電圧波形
をゲートすることによっても、出力多波長光のスペクト
ル平坦化を実現できることを、図7を参照して説明す
る。
参照)、入射光が山型の変調関数で位相変調を受けただ
けでは、搬送周波数近傍において光パワーが低下して出
力多波長光のスペクトルは平坦化されない。
は、図7の(a)のように、位相変調関数の微分係数が
正のとき(位相変調関数増加期間)と負のとき(位相変
調関数減少期間)に、夫々個別に信号電圧波形をゲート
することで(b)のようにスペクトル平坦化を実現し
た。
つに分けて考えることにする。(c)に示した波形でゲ
ートすることで、(d)のように瞬時角周波数(ωc+
ωm)を中心にRZ信号スペクトルが生じる。(e)に
示した波形でゲートすることで、(f)のように瞬時角
周波数(ωc−ωm)を中心にRZ信号スペクトルが生
じる。したがって、これらの重ね合わせから、図7の
(a)に示した波形でゲートすることによっても、上記
第1実施形態と同様に出力多波長光のスペクトル平坦化
を実現できることがわかる。
ることもでき、例えば一定周期で、単調に増加と減少を
繰り返す正弦波形状の時間波形を用いることができる。
発生装置の第2実施形態は、図8に示すように、光変調
器群2a内に並列に結合した光パスを設け、各光パスの
少なくとも1つ(図2では並列結合した複数の光パスの
すべて)に光変調器を配置した構成の振幅変調部25を
設けたものである。振幅変調部25には、入力側光変調
器と出力側光変調器が光パスを介してそれぞれ直列に結
合される。上記複数の光変調器自体はそれぞれ位相変調
器であるが、この振幅変調部25は、それぞれの光パス
(光変調器)が協働することによって振幅変調器として
動作することができ、変調動作は、パワー調整された信
号電圧およびパワー可変されたバイアスに基づいて行な
われる。
発生装置の第3実施形態の構成を図9に示す。図9に示
すように、本実施形態の多波長一括発生装置は、単一の
中心波長を有する光を発生する光源1、両極型のマッハ
ツェンダ強度変調器20、所定周期で繰り返される信号
電圧を発生する発振器3、パワー調整器4、パワー可変
直流電源5、および位相調整器6から構成される。パワ
ー調整器4と位相調整器6は互いに直列に結合される。
20は、入射光を2つの光パスに分岐し、各パスに配置
された光変調器からの出力光を合波、収束させて出射す
る周知の構成を有している。分岐されたパスには各々光
変調手段(位相変調手段)が配置される。これら複数の
光変調手段は、1つの要素自体は位相変調手段である
が、協働することによって振幅変調動作を行うことがで
きる。なお、上記のように2つの光パスの両方に光変調
手段を設けても良いが、いずれか一方に設けても同様の
作用が得られる。
で適宜そのパワーを調節されて、マッハツェンダ強度変
調器20の一方の電極に印加される。さらにこの信号電
圧は、位相調整器6によって両者の時間位置を調整さ
れ、かつパワー調整器4で適宜そのパワーを調節されて
マッハツェンダ強度変調器20のもう一方の電極に印加
される。後者の電極には、パワー可変直流電源5からの
適宜パワーを調節したバイアスも印加される。
器20に入射され、マッハツェンダ強度変調器20によ
る入射光の変調動作は上記信号電圧およびバイアスに基
づいて行なわれ、光源光の振幅および/また位相が変調
される。
器20は、バワー調整器4を介して印加する信号電圧の
パワーおよびパワー可変直流電源5から印加するバイア
スを適宜調節することにより振幅と位相変調を同時に変
調できる効果を利用して、簡易な構成を実現している。
発生装置の第4実施形態の構成を図10に示す。図10
に示す本実施形態の多波長一括発生装置は、第3実施形
態における発振器3に代えて、所定周期で繰り返される
信号電圧を発生する発振器として正弦波信号電圧を発生
する発振器3aを用い、さらにパワー調整器4と直列結
合した逓倍器7を備えている。
器20の両電極に印加する信号電圧の周波数を変えてい
る。すなわち、一方の電極には逓倍器7によって発振器
3aの出力信号電圧の周波数を逓倍化して印加し、もう
一方の電極には発振器3aの出力周波数のまま印加して
いる。
器20に印加する所定周期で繰り返す信号電圧として単
一周波数の正弦波信号を用いたので、発振器3aや、当
該正弦波信号が入力される電気回路(位相調整器6とそ
の後段)を構成する電気的エレメントに要求される周波
数帯域を制限することができ、これら電気的エレメント
に必要とされるコストを抑えられる効果がある。また、
逓倍器7により信号電圧の周波数を逓倍化することによ
り、出力光スペクトルの広帯域化を図ることができる。
発生装置の第5実施形態の構成を図11に示す。図11
に示す本実施形態の多波長一括発生装置は、単一の中心
波長を有する光を発生する光源1、互いに直列に結合し
た単極型マッハツェンダ強度変調器20と位相変調器2
8からなる光変調器群2c、所定周期で繰り返される信
号電圧を発生する発振器3、パワー調整器4、パワー可
変直流電源5、および位相調整器6から構成される。
で適宜そのパワーを調節されて、マッハツェンダ強度変
調器20に印加される。さらにこの信号電圧は、位相調
整器6によって両者の時間位置を調整され、かつパワー
調整器4で適宜そのパワーを調節されて位相変調器28
に印加される。マッハツェンダ強度変調器20には、パ
ワー可変直流電源4からの適宜パワーを調節されたバイ
アスも印加される。
れ、光変調器群2cによる入射光の変調動作は上記信号
電圧およびバイアスに基づいて行なわれ、光源光の振幅
および/また位相が変調される。
ダ強度変調器20と位相変調器28)を2段直列に配置
する構成としたことにより、第3および第4実施形態と
比較して出力光スペクトルの広帯域化を図ることができ
る。
返される信号電圧として10GHzの正弦波を用いた場
合の本実施形態による実験結果を示す。図12に示すよ
うに、光源1からの光の中心波長を含む9チャネルの信
号について、<3dBの平坦度を実現できることを観測
した。
発生装置の第6実施形態は、第5実施形態におけるマッ
ハツェンダ強度変調器20と位相変調器28の位置を図
13に示すように入れ換えた構成とされており、第5実
施形態と同様の変調動作を行なうことができる。
発生装置において互いに直列に結合した光変調器の順序
を入れ換えても、得られる出力光スペクトルに影響する
ことはなく、上記実施形態と同様の効果を得ることがで
きる。
発生装置の第7実施形態は、第5実施形態におけるマッ
ハツェンダ強度変調器20の代わりに、図14に示すよ
うに電界吸収型強度変調器200を用いた光変調器群2
eを備えた構成とされいる。本実施形態の多波長一括発
生装置によれば、次に示すように第5実施形態と同様の
動作結果を得ることができた。
返される信号電圧として10GHzの正弦波を用いた場
合の本実施形態による実験結果を示す。図15に示すよ
うに、光源1からの光の中心波長を含む9チャネルの信
号について、第5実施形態(図12)と同様に<3dB
の平坦度を実現できることを観測した。
発生装置の第8実施形態は、第5実施形態における光変
調器群2cの後段に、図16に示すようにさらに位相変
調器28aを付加し、これに応じて直列結合したパワー
調整器4と位相調整器6を付加した構成を備えた構成で
ある。すなわち、3段の光変調器群を備え、1段目が振
幅変調器、2段目と3段目が位相変調器となっている。
してさらに広帯域化した出力光スペクトルを得ることが
できる。
発生装置の第9実施形態は、図17に示すように、第5
実施形態における光源1とマッハツェンダ強度変調器2
0の間に光分岐器8を配置し、マッハツェンダ強度変調
器20と位相変調器28の間に光分岐器9を配置し、さ
らに光分岐器8と光分岐器9を結合させ、光分岐器8の
分岐出力に光電気変換器10と演算器11とコントロー
ラ12の縦続回路を結合させた構成を備える。すなわ
ち、マッハツェンダ強度変調器20の入力側と出力側に
それぞれ光分岐器8,9を備える。コントローラ12
は、パワー可変直流電源5によるマッハツェンダ強度変
調器20のバイアスをコントロールする。
側の光分岐器8によって分岐した分岐光を出力側の光分
岐器9に入射し、出力多波長光とは逆方向に透過させて
マッハツェンダ強度変調器20に入射する。この逆方向
の透過光はマッハツェンダ強度変調器20に入射した単
一の中心波長を有する光源光と同一の中心波長を有して
おり、入力側の光分岐器8によって取り出されて光電気
変換器10に入射される。そして、光電気変換器10で
モニタされたパワーに応じた電気信号に変換される。演
算器11は、変換された電気信号のレベルと予め設定さ
れた目標値との差分を算出する。コントローラ12は、
算出結果を基にパワー可変直流電源5の出力パワーを調
節し、マッハツェンダ強度変調器20のバイアス点をコ
ントロールすることで、出力光スペクトルを平坦化する
ことができる。
キュレータ(図示せず)を付加し、光源1からの光を分
岐する機能を光分岐器8に、逆方向の透過光を取り出し
て光電気変換器10に入射する機能をこの光サーキュレ
ータに機能分割する構成も可能である。また、出力側の
光分岐器9として光サーキュレータを用いる構成も可能
である。
括発生装置の第10実施形態は、図18に示すように、
第5実施形態におけるマッハツェンダ強度変調器20と
位相変調器28の間に光分岐器9を配置し、さらに光分
岐器9の出力に光電気変換器10と演算器11とコント
ローラ12の縦続回路を結合させた構成を備える。すな
わち、マッハツェンダ強度変調器20の出力側に光分岐
器9を備える。コントローラ12は、パワー可変直流電
源5によるマッハツェンダ強度変調器20のバイアスを
コントロールする。
岐したマッハツェンダ強度変調器20からの出力光は光
電気変換器10に入射され、ここでモニタされたパワー
に応じた電気信号に変換される。演算器11は、変換さ
れた電気信号のレベルと予め設定された目標値との差分
を算出する。コントローラ12は、算出結果を基にパワ
ー可変直流電源5の出力パワーを調節し、マッハツェン
ダ強度変調器20のバイアス点をコントロールすること
で、出力光スペクトルを平坦化することができる。
多波長一括発生装置の第11実施形態を示す構成図であ
る。上述した第9および第10実施形態では、光源1に
パワー変動があると目標バイアス値が変動する。第11
実施形態は、このパワー変動による弊害を除去しようと
するものである。
成に加え、光源1の出力に光分岐器8と光電気変換器1
0aを含む。演算器11は、光電気変換器10aおよび
光電気変換器10bを通してマッハツェンダ強度変調器
20の入力光学パワーレベルおよび出力光学パワーレベ
ルをモニターする。コントローラ12はモニターした2
つの値に応じてパワー可変直流電源5を制御し、パワー
可変直流電源5からマッハツェンダ強度変調器20に印
加するバイアスにより両光学パワーレベルの比が一定に
維持される。このように第11実施形態によれば、光源
1のパワー変動が目標バイアス値に影響することがな
い。
多波長一括発生装置の第12実施形態を示す構成図であ
る。本実施形態に係る多波長一括発生装置では、それぞ
れ異なる単一の中心波長の光を発生する2n(nは1以
上の自然数)個のレーザからの光源光を2分割して2系
統の処理を行ない、各処理結果を合波して最終的な多重
出力を得る構成とされている。以下、この構成および動
作について詳細に説明する。
164,…162n-1,162nはレーザ発光素子であり、
それぞれ単一の中心波長で発光し、それぞれの中心波長
は異なっており、周波数軸上で添え字の番号順に等間隔
で並んでいる。1600は光合波器であり、奇数番目の
レーザ発光素子による光を合波する。1610は光合波
器であり、光合波器1600とは独立に偶数番目のレー
ザ発光素子による光を合波する。光合波器1600,1
610は光カプラとすることもできる。
600からの出力光スペクトルの測定結果を、図21
(b)はn=8のときの光合波器1610からの出力光
スペクトルの測定結果を示しており、8つの光源光が周
波数軸上で等間隔となっていることがわかる。また、各
光源光のパワーが略同一であることもわかる。
出力光は、その一方が多波長一括発生装置(IM/P
M)1620に入射され、もう一方が多波長一括発生装
置(IM/PM)1630に入射される。多波長一括発
生装置1620,1630には例えば第5実施形態にお
ける多波長一括発生装置(図11参照)と同様の構成を
用いることができ、それぞれはマッハツェンダ強度変調
器(IM:Intensity Modulator)と位相変調器(P
M:Phase Modulator)からなる光変調器群、パワー調
整器、パワー可変直流電源、および位相調整器(図11
参照)を備え、発振器1640,1650からの所定周
期で繰り返される信号電圧を入力される。なお、第1乃
至第10実施形態に開示された別の構成の多波長一括発
生装置を用いることもできる。
果によれば、多波長一括発生装置1620からの出力光
スペクトルは平坦化されて図22(a)に示す通りとな
り、多波長一括発生装置1630からの出力光スペクト
ルも平坦化されて図22(b)に示す通りになる。
出力光は分波器1660において波長毎に分波された
後、合波器1680において合波される。また、多波長
一括発生装置1630からの出力光は分波器1670に
おいて波長毎に分波された後、合波器1690において
合波される。両合波器によって合波された光は光カプラ
1700によって互いに合波される。
1660,1670に入射した場合、光カプラ1700
からの出力光スペクトルの測定結果は図22に示した通
りとなり、単一波長の光源光を変調した上記各実施形態
と比べて多くのWDM信号を発生させることができ、出
力光スペクトルをより広帯域化できる効果がある。
施形態において一括して多波長光を得た場合には、要素
1600〜1680からなる系統と要素1610〜16
90からなる系統の間で、クロストークによる影響が問
題になることが考えられる。
び1670の各出力ポート171,173,…172n-1お
よび172,174,…172nについてレーザ発光素子1
61,163,…162n-1および162,164,…162n
の中心波長毎に抜き出すようにすることで、多波長一括
発生装置1620および1630からの変調出力のう
ち、最終的に信号光としては不要となるサイドモードを
合分波器(分波器1660と合波器1680,分波器1
670と合波器1690)によって削除するようにし
た。
2(a)中の太枠181,183,185,187で示した
各領域を削除された光が合波器1680の出力に得られ
る。また、図22(a)中の太枠182,184,1
86,188で示した各領域を削除された光が合波器16
90の出力に得られる。両合波器出力において、これら
各領域における光パワーは0となる(図示せず)ため、
最終的に光カプラ1700によって合波して得られる光
出力WDM信号は、2系統間のクロストークを除去した
ものとすることができる。
明に係る多波長一括発生装置の第12実施形態の応用動
作を説明する模式図である。
置1620,1630夫々が有する変調部を第1の変調
部,第2の変調部とする。各変調部への入射波長が出力
多波長光の間隔の8倍、互いにずれているとする。
20,1630によって共に9チャンネルの平坦な多波
長光を発生させて第1および第2の変調部に入射させる
場合の両入射波長の関係を模式的に示している。この図
から明らかな通り、第1の変調部への右端の波長と第2
の変調部への左端の波長が重なるため、波長の無駄が生
じる。
チャンネルの平坦な多波長光を入射させ、一方、第2の
変調部には7チャンネルの平坦な多波長光を入射させる
ように、多波長一括発生装置1620と1630を独立
して動作させる。この動作は、第1および第2の変調部
への各印加電圧を異なった値にすることで実現できる。
具体的には、第2の変調部への印加電圧を第1の変調部
への印加電圧よりも低い値にすることで、波長の無駄を
無くすことができ、かつ、信号電圧を低減することがで
きる。第1および第2の変調部の動作は、勿論、逆であ
っても同様の作用が得られる。
いに直列に結合しており単一の中心波長を有する入射光
が入力される光パスを含んだ複数の光パスの所定位置に
配置された一つ以上の光変調手段を持った変調部と、所
定周期の信号電圧を独立に調整して前記光変調手段の入
力ポートに印加する複数の電圧印加手段とを備えた構成
において、調整されて印加された信号電圧と信号電圧の
所定周期に応じて入射光を平坦化した多波長光を発生す
るので、複雑な光回路の設計を行うことなく、簡易かつ
低コストな構成で、平坦な光スペクトルを有する多波長
光であるWDM信号を発生することができる効果があ
る。
である。
態を示す構成図である。
態により光スペクトルの平坦化が実現可能であることを
説明する波形図である。
態により光スペクトルの平坦化が実現可能であることを
説明する波形図である。
態の変形例を示す構成図である。
態の変形例においてチャンネル間パワー偏差を変化させ
た例を示す特性図である。
態の変形例により光スペクトルの平坦化が実現可能であ
ることを説明する波形図である。
態を示す構成図である。
態を示す構成図である。
形態を示す構成図である。
形態を示す構成図である。
形態による実験結果を示す波形図である。
形態を示す構成図である。
形態を示す構成図である。
形態による実験結果を示す波形図である。
形態を示す構成図である。
形態を示す構成図である。
施形態を示す構成図である。
施形態を示す構成図である。
施形態を示す構成図である。
施形態による実験結果を示す波形図である。
施形態による実験結果とその修正例の動作を説明する波
形図である。
施形態による実験結果を示す波形図である。
施形態の応用動作を説明する模式図である。
ーザ発光素子 171,…178 削除される周波数領域 20 マッハツェンダ強度変調器 25 振幅変調部 28 位相変調器 50 光増幅器 200 電界吸収型強度変調器 1600,1610 光合波器(光カプラ) 1620,1630 多波長一括発生装置(IM/P
M) 1660,1670 分波器 1680,1690 合波器 1700 光カプラ
Claims (25)
- 【請求項1】 単一の中心波長を有する入射光を所定周
期の信号電圧を用いて変調し、複数の中心波長を有する
多波長光を一括して発生して出力する多波長一括発生装
置であって、 互いに直列に結合しており前記入射光が入力される光パ
スを含んだ複数の光パスと、前記複数の光パスの所定位
置に配置された一つ以上の光変調手段とを持った変調部
と、 前記信号電圧を独立に調整して前記変調部の前記光変調
手段の入力ポートに印加する複数の電圧印加手段とを備
えたことを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の多波長一括発生装置に
おいて、 少なくとも多波長信号が出力される光パスに光増幅器を
備えることを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の多波長一括発生装置に
おいて、 前記光変調手段の少なくとも一つは振幅変調器であるこ
とを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載の多波長一括発生装置に
おいて、 前記変調部は前記光変調手段の少なくとも一つの前記振
幅変調器の他に別の光変調手段を備え、該別の光変調手
段の少なくとも一つは位相変調器または振幅と位相を同
時に変調する変調器であり、残りはすべて振幅変調器ま
たは位相変調器であることを特徴とする多波長一括発生
装置。 - 【請求項5】 請求項3に記載の多波長一括発生装置に
おいて、 前記少なくとも一つの振幅変調器は、同時に位相変調器
として動作することを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の多波長一括発生装置に
おいて、 前記変調部はさらに、振幅変調器または位相変調器を備
えることを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項7】 請求項4または請求項6に記載の多波長
一括発生装置において、 前記変調部は、単一波長の前記入射光の位相を前記光変
調手段の前記入力ポートに印加される信号電圧波形に対
し線形に変調し、 前記所定周期は、前記信号電圧がその1/2の連続する
期間において単調に増加する増加期間と、残り1/2の
連続する期間において当該増加期間における単調増加と
対称に減少する減少期間からなり、 前記振幅変調器は、前記増加期間と前記減少期間におい
て個別に前記信号電圧波形をゲートすることを特徴とす
る多波長一括発生装置。 - 【請求項8】 請求項4または請求項6に記載の多波長
一括発生装置において、 前記変調部は、単一波長の前記入射光の位相を前記光変
調手段の前記入力ポートに印加される信号電圧波形に対
し線形に変調し、 前記所定周期は、前記信号電圧がその1/2の連続する
期間において単調に増加する増加期間と、残り1/2の
連続する期間において当該増加期間における単調増加と
対称に減少する減少期間からなり、 前記振幅変調器は、前記増加期間と前記減少期間にわた
って連続する所定タイミングで前記信号電圧波形をゲー
トすることを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項9】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の
多波長一括発生装置において、 前記変調器内部の前記複数の光パスはさらに互いに並列
に結合した複数の光パスを有し、当該並列な複数の光パ
スの少なくとも1つに前記光変調手段が配置され、前記
複数の光パスが協働することによって振幅変調動作を行
うことを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項10】 請求項9に記載の多波長一括発生装置
において、 前記光変調手段は、前記並列な複数の光パスが前記変調
部内の一光パスを二つに分岐してから一つに収束させる
構成とされ、分岐されたパスの少なくとも一方に光変調
手段配置され、前記分岐されたパスが協働することによ
って振幅変調動作を行うマッハツェンダ強度変調器であ
ることを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項11】 請求項10に記載の多波長一括発生装
置において、 前記光変調手段は、前記マッハツェンダ強度変調器を一
つだけ備えることを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項12】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載
の多波長一括発生装置において、 前記光変調手段は電界吸収型強度変調器であることを特
徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項13】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載
の多波長一括発生装置において、 前記光変調手段にバイアスを印加する手段であって、そ
のパワーを独立に可変して前記バイアスを印加するバイ
アス手段を備えたことを特徴とする多波長一括発生装
置。 - 【請求項14】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載
の多波長一括発生装置において、 前記変調部は二段の前記光変調手段を備え、一段は振幅
変調器であり、別の一段は位相変調器であることを特徴
とする多波長一括発生装置。 - 【請求項15】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載
の多波長一括発生装置において、 前記所定周期の信号電圧を逓倍する手段を備え、 前記逓倍した信号電圧を前記複数の電圧印加手段の少な
くとも一つによって調整して前記変調部に印加すること
を特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項16】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載
の多波長一括発生装置において、 前記所定周期の信号電圧を正弦波として発生する信号発
生手段を備えたことを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項17】 請求項1、6または16のいずれかに
記載の多波長一括発生装置において、 前記光変調手段はすべて光位相変調器であり、 前記光変調手段の前記入力ポートに印加される前記正弦
波信号電圧の和が、位相変調指数にしてほぼ1.0πま
たは1.4πとなるように前記正弦波信号電圧の各々を
調節することを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項18】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載
の多波長一括発生装置において、 前記所定周期の信号電圧を所定の時間波形として発生す
る信号発生手段を備えたことを特徴とする多波長一括発
生装置。 - 【請求項19】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載
の多波長一括発生装置において、 独立に調整される前記信号電圧の時間位置を調整する位
相調整手段を前記複数の電圧印加手段のいずれかに設け
たことを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項20】 請求項13に記載の多波長一括発生装
置において、 前記変調手段の入力位置に配置されて前記入射光を分岐
する第1分岐手段と、前記分岐された入射光を入射され
て前記変調手段に入力し、かつ前記変調手段からの出力
光を次段に出力する第2分岐手段と、 前記変調手段を介して前記第1分岐手段に入射された前
記分岐された入射光をモニタする手段と、 前記分岐された入射光が入射された前記変調手段に印加
するバイアスを前記モニタした結果に基づいてコントロ
ールする手段とを備えたことを特徴とする多波長一括発
生装置。 - 【請求項21】 請求項13に記載の多波長一括発生装
置において、 前記変調手段の出力位置に配置されて前記変調手段から
の出力光を分岐する分岐手段と、 前記分岐された出力光をモニタする手段と、 前記出力光を出力した前記変調手段に印加するバイアス
を前記モニタした結果に基づいてコントロールする手段
とを備えたことを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項22】 請求項13に記載の多波長一括発生装
置において、 前記変調手段の入力に配置され、前記入力光を信号光と
モニタ光に分岐する第1分岐手段と、 前記変調手段を通して前記信号光を入力されて、前記変
調器からの出力光を当該信号光と別のモニタ光に分岐す
る第2分岐手段と、 前記モニタ光のパワーレベルを第1の電気信号に変換す
る光/電変換手段と、 前記別のモニタ光のパワーレベルを第2の電気信号に変
換する光/電変換手段と、 前記第1および第2の電気信号に基いたバイアス電圧を
前記変調手段に供給し、前記変調手段の入力と出力にお
ける前記信号光の比を一定に維持する手段とを備えたこ
とを特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項23】 請求項13に記載の多波長一括発生装
置において、 それぞれが異なる単一の中心波長を有する複数の入射光
を多重し、当該多重光を前記変調部の一段目の光変調手
段に入射させる多重手段をさらに備えたことを特徴とす
る多波長一括発生装置。 - 【請求項24】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載
の多波長一括発生装置において、 前記複数の入射光は所定間隔の周波数配置とされてお
り、 前記多重手段は、周波数軸上で前記複数の入射光を一つ
置きに入射して多重する第1多重手段と、前記複数の入
射光の残りを一つ置きに入射して多重する第2多重手段
とを有し、 前記変調部は、前記第1多重手段からの前記多重光を変
調する第1変調部と、前記第2多重手段からの前記多重
光を変調する第2変調部とを有し、 さらに、前記第1変調部からの出力光を前記それぞれ異
なる単一の中心波長毎に分波して合波する第1合分波手
段と、 前記第2変調部からの出力光を前記それぞれ異なる単一
の中心波長毎に分波して合波する第2合分波手段と、 前記第1合分波手段による前記一つ置きの成分を持った
合波光と前記第2合分波手段による前記残りの一つ置き
の成分を持った合波光とを合波する手段とを備えたこと
を特徴とする多波長一括発生装置。 - 【請求項25】 請求項24に記載の多波長一括発生装
置において、 前記第1変調部は、その出力において(2N+m)個の
波長(Nは自然数,mは整数)の光パワーが所定範囲に
あるようにサイドモードを発生し、 前記第2変調手段は、その出力において(2N−m)個
の波長(Nは自然数,mは整数)の光パワーが所定範囲
にあるようにサイドモードを発生することを特徴とする
多波長一括発生装置。
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