JP3701556B2

JP3701556B2 - 多波長光源

Info

Publication number: JP3701556B2
Application number: JP2000266125A
Authority: JP
Inventors: 淳一可児; 正満藤原; 光啓手島
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP2002076503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多波長光源に関し、特に、波長多重通信システムで用いられ、それぞれ異なる中心波長を有する複数の入力光から波長の異なる複数の光キャリアを一括発生する多波長光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信において、波長多重信号（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）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、非線形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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ発生における平坦化多波長発生法においては、非線形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。
【０００４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、複雑な光回路の設計を行うこと無く、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信号を干渉雑音を伴うことなく一括して発生することができる多波長光源を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、それぞれ異なる中心波長を有する複数の入力光から波長の異なる複数の光キャリアを一括発生する多波長光源において、前記複数の入力光のうち、その波長が奇数番目の入力光を合波する第１合波手段と、前記複数の入力光のうち、その波長が偶数番目の入力光を合波する第２合波手段と、前記第１合波手段の出力光に対して所定のサイドモードを発生するように変調を行なう第１変調手段と、前記第２合波手段の出力光に対して所定のサイドモードを発生するように変調を行なう第２変調手段と、前記第１および第２の変調手段の変調出力を偏波合成する合成手段と、前記合成手段からの多波長化されて合成された出力から前記波長の異なる複数の光キャリアを分離する分離手段とを備えた形態の多波長光源を実施した。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の多波長光源において、前記第１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光源を実施した。
【０００７】
請求項３の発明は、それぞれ異なる中心波長を有する複数の入力光から波長の異なる複数の光キャリアを一括発生する多波長光源において、前記複数の入力光のうち、その波長が奇数番目の入力光を合波する第１合波手段と、前記複数の入力光のうち、その波長が偶数番目の入力光を合波する第２合波手段と、前記第１の合波手段の合波出力と第２の合波手段の合波出力の偏波が直交するように偏波合成する合成手段と、前記合成手段の出力光を所定のスペクトル形状で変調出力する変調手段と、前記変調手段からの多波長化されて変調された出力から前記波長の異なる複数の光キャリアを分離する分離手段とを備えた形態の多波長光源を実施した。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１または３に記載の多波長光源において、前記第１および第２の変調手段／前記変調手段は、前記合成手段／前記変調手段の出力においてそれぞれの出力波長の光パワーがほぼ一定となるように調整してサイドモードを出力するように変調を行なう形態の多波長光源を実施した。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の多波長光源において、前記変調手段は、隣り合う前記複数の入力光に応じた出力光のサイドモードのうち、当該隣り合う入力光波長のほぼ中間の波長と前記入力光波長の間のサイドモードがほぼ一定の光パワーとなり、互いに同一波長で、前記ほぼ中間の波長のサイドモードが前記一定の光パワーのほぼ半分となるようにサイドモードを出力する形態の多波長光源を実施した。
【００１０】
【作用】
上記のように構成された本発明に係る多波長光源においては、波長が隣り合う光から発生した同一波長の２つのサイドモード光は、その偏波が互いに直交するために干渉雑音を引き起こすことがない。このため、すべての波長で劣化がなく、等間隔の波長グリッドに隙間が生じない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
図１は本発明に係る多波長光源の第１実施形態を示す構成図である。
本実施形態に係る多波長光源では、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）個の光源１０₁〜１０_2nからの入力光を２分割して２系統の合波、変調処理を行ない、各変調結果を偏波合成し、これを波長の異なる複数のキャリアに分離して最終的な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。
【００１２】
図１において、光源１０₁，１０₂，１０₃，１０₄，…１０_2n-1，１０_2nには例えば、分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザや、外部共振器型半導体レーザを使用する。各光源は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。
【００１３】
２１および２２は、例えばアレー型導波路回折格子や光カプラを使用した光合波器であり、光合波器２１は奇数番目の各光源による光を合波する。光合波器２２は、光合波器２１とは独立に偶数番目の各光源による光を合波する。光合波器２１による合波出力は変調器２７により変調され、光合波器２２による合波出力は変調器２８により変調され、変調器２７と２８は例えば、入力された合波光に強度変調および位相変調を施すものであり、具体的には、リチウムナイオベートを媒質とした１つのマッハツェンダ型強度変調器と、リチウムナイオベートを媒質とした１つの位相変調器を直列に接続したものを用いることができる。
【００１４】
両変調器２７と２８の出力光は偏波合成器３０によって合成された後、分離フィルタで構成した分波器４０において波長毎に分波され、波長の異なる複数の光キャリアが一括的に発生される。
【００１５】
ここで図２（ａ）は、変調器２７により生成された、偏波合成前のＡ点における、奇数番目の多波長化された光スペクトルの一部を拡大して示し、図２（ｂ）は、偏波合成前のＢ点における、偶数番目の多波長化された光スペクトルの一部を拡大して示している。
【００１６】
両図に示したように、変調器２７によるサイドモード光のスペクトル形状（図２（ａ））と変調器２８によるサイドモード光のスペクトル形状（図２（ｂ））は必ずしも同一でなくともよい。偏波合成器３０によって偏波合成した後に、図３に示すようにすべての波長の光パワーがほぼ均一になるように適宜調整されていればよい。なお、図３は、２ｎ＝３２個の、波長間隔１００ＧＨｚの光源を用いた上記構成により実現した多波長化光源の、最後の偏波合成器３０を通過する前のＣ点における光スペクトルである。
【００１７】
ところで、本発明原理による多波長化後の波長数は一般的に奇数となるのに対して、システム要求としては光源数を偶数倍化することが多い（例えば１００ＧＨｚ波長間隔の複数光源から１０ＧＨｚ，１２．５ＧＨｚまたは２５ＧＨｚ間隔のスペクトルを発生など）。このため、例えば奇数番目の光源の波長は（２Ｎ＋ｍ）倍化（Ｎは自然数，ｍは整数）し、偶数番目の光源の波長は（２Ｎ−ｍ）倍化するように変調器２７と２８の動作を調整してサイドモード光を発生させるのがよい。
【００１８】
ここで、図２（ａ）は、奇数番目の光源の波長を９倍化した例を示している。「９倍化」とは、矢印２３で示した光源波長の他に８つのサイドモード光、すなわち、併せて９波長の光パワーが所定の範囲内にあることを意味する。一方、図２（ｂ）の例は、偶数番目の光源について、矢印２４で示した光源波長の他に６つのサイドモード光（併せて７波長）の光パワーが所定の範囲内にある「７倍化」を示している。このように異なるスペクトル形状の多波長化された多重光を変調器２１，２２により生成し、偏波合成器３０により偏波合成することで、すべての波長の光パワーを偏差３．５ｄＢ以下（図３参照）とし、ほぼ均一とすることができる。
【００１９】
図４は、本実施形態の多波長光源において、多波長化された光源波長の一つ一つを分波器４０の波長分離フィルタで分離し、テスト信号で変調を施した上でその信号のＱ値を測定した結果を示している。
【００２０】
Ｑ値とは、受信波形の識別点を変化させて符号誤り率を測定し、この結果から一種の信号対雑音比を推定した値であり、Ｑ値が大きいほど信号対雑音比が大きく、したがって特性が良いことになる。図４において、光源波長４３と光源波長４４は（参照符号の添え字が）隣り合う光源のものであり、光源波長４３と光源波長４４のサイドモード光が合成されている波長においてもＱ値はそれぞれ良好な値を示しており、本実施形態によって干渉雑音等による劣化の無い信号変調が可能なことがわかる。
【００２１】
［第２実施形態］
図５は本発明に係る多波長光源の第２実施形態を示す構成図である。
本実施形態に係る多波長光源は、光源１０₁〜１０_2n、光合波器２１、光合波器２２、偏波合成器５０、変調器５５、および分波器４０から構成されている。図１中の構成要素と同一参照符号を付したものは同一構成であり、その説明を省略する。
【００２２】
本実施形態の多波長光源は、第１実施形態と比較して説明すると、変調器５５による多波長化の前に偏波合成器５０を用いて偏波合成する構成となっている。
【００２３】
これによると、変調器の個数を減らすことができ、第１実施形態よりもさらに簡単な構成とすることができる。しかし、変調器５５には、偏波無依存強度変調および位相変調器が要求される。
【００２４】
ところで、本実施形態の構成では、変調器５５においてそれぞれの光源１０₁〜１０_2nが発生するサイドモード光のスペクトル形状は、最後の偏波合成器３０を通過する前のＣ点における多波長化されたそれぞれの波長の光パワーがほぼ一定となるように調整されているとよい。
【００２５】
例えば、１００ＧＨｚ波長間隔の複数光源から、多波長化後のスペクトル間隔が１２．５ＧＨｚとなるように本構成によりサイドモード光を発生させる場合の調整例について、図６を参照して説明する。図６（ａ）〜（ｃ）はＣ点におけるスペクトルをそれぞれ示し、（ａ）は奇数番目光源によるもの、（ｂ）は偶数番目光源によるもの、（ｃ）は両者を併せて示している。
【００２６】
奇数番目光源によるものは、奇数番目光源の波長６１と６本のほぼ一定パワーのサイドモード光とこれらのほぼ半分のパワーのサイドモード光６１ａ，６１ｂ、および、別の奇数番目光源の波長６３と６本のほぼ一定パワーのサイドモード光とこれらのほぼ半分のパワーのサイドモード光６３ａ，６３ｂ，……を含む。一方、偶数番目光源によるものは、偶数番目光源の波長６２と６本のほぼ一定パワーのサイドモード光とこれらのほぼ半分のパワーのサイドモード光６２ａ，６２ｂ，……を含む。
【００２７】
このようなスペクトルが得られるように変調器５５の強度変調および位相変調動作を調整することで、最後の偏波合成器３０を通過する前のＣ点における分離前の光スペクトルを図６（ｃ）のようにほぼ一定とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上に述べたとおり、本発明に係る多波長光源によれば、強度変調および位相変調によるサイドモード光発生によって異なる波長の光を発生する複数の光源からの入力光を多波長化して複数の光キャリアを一括発生する際において、波長が隣り合う別の光源から発生した同一波長の２つのサイドモード光が互いに干渉して雑音を引き起こすことがなく、また、等間隔の波長グリッドに隙間のない多波長光源を、複雑な光回路の設計を行うこと無く、簡易かつ低コストな構成で提供することができ、これにより、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多波長光源の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】第１実施形態の多波長光源における偏波合成前の光スペクトルを奇数番目光源（ａ）と偶数番目光源（ｂ）について示す特性図である。
【図３】第１実施形態の多波長光源における偏波合成後の光スペクトルを示す特性図である。
【図４】第１実施形態の多波長光源によるＱ値を示す特性図である。
【図５】本発明に係る多波長光源の第２実施形態を示す構成図である。
【図６】第２実施形態の多波長光源における変調サイドモード光形状の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０₁〜１０_2n 光源
２１，２２光合波器
２３，２４，４３，４４，６１〜６３光源波長
２７，２８，５５変調器
３０，５０偏波合成器
４０分波器（分離フィルタ）
６１a，６１ｂ，６２a，６２ｂ，６３a，６３ｂ低（半分の）レベルのサイドモード光

Claims

それぞれ異なる中心波長を有する複数の入力光から波長の異なる複数の光キャリアを一括発生する多波長光源において、
前記複数の入力光のうち、その波長が奇数番目の入力光を合波する第１合波手段と、
前記複数の入力光のうち、その波長が偶数番目の入力光を合波する第２合波手段と、
前記第１合波手段の出力光に対して所定のサイドモードを発生するように変調を行なう第１変調手段と、
前記第２合波手段の出力光に対して所定のサイドモードを発生するように変調を行なう第２変調手段と、
前記第１および第２の変調手段の変調出力を偏波合成する合成手段と、
前記合成手段からの多波長化されて合成された出力から前記波長の異なる複数の光キャリアを分離する分離手段と
を備えたことを特徴とする多波長光源。
請求項１に記載の多波長光源において、
前記第１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光源。
それぞれ異なる中心波長を有する複数の入力光から波長の異なる複数の光キャリアを一括発生する多波長光源において、
前記複数の入力光のうち、その波長が奇数番目の入力光を合波する第１合波手段と、
前記複数の入力光のうち、その波長が偶数番目の入力光を合波する第２合波手段と、
前記第１の合波手段の合波出力と第２の合波手段の合波出力の偏波が直交するように偏波合成する合成手段と、
前記合成手段の出力光を所定のスペクトル形状で変調出力する変調手段と、
前記変調手段からの多波長化されて変調された出力から前記波長の異なる複数の光キャリアを分離する分離手段と
を備えたことを特徴とする多波長光源。
請求項１または３に記載の多波長光源において、
前記第１および第２の変調手段／前記変調手段は、前記合成手段／前記変調手段の出力においてそれぞれの出力波長の光パワーがほぼ一定となるように調整してサイドモードを出力するように変調を行なうことを特徴とする多波長光源。
請求項４に記載の多波長光源において、
前記変調手段は、隣り合う前記複数の入力光に応じた出力光のサイドモードのうち、当該隣り合う入力光波長のほぼ中間の波長と前記入力光波長の間のサイドモードがほぼ一定の光パワーとなり、互いに同一波長で、前記ほぼ中間の波長のサイドモードが前記一定の光パワーのほぼ半分となるようにサイドモードを出力することを特徴とする多波長光源。