JP3811024B2 - 多波長一括発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信の技術分野に係り、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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信において、波長多重信号（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。
【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。
【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、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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、前記複数の光変調手段は一段の振幅変調器および該変調器と直列に接続される一段または複数段の位相変調器からなり、さらに、前記変調部は、単一波長の前記入射光の位相を前記複数の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て位相変調関数を得、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、前記増加期間の一部において前記変調された入射光の振幅をゲートし、および、前記減少期間のうち該一部と連続しない部分において該振幅をゲートすることを特徴とする。
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、前記複数の光変調手段は一段の振幅変調器および該変調器と直列に接続される一段または複数段の位相変調器からなり、さらに、前記変調部は、単一波長の前記入射光の位相を前記複数の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て位相変調関数を得、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、前記増加期間のうち前記減少期間寄りの部分および前記減少期間のうち該部分と連続する部分とにわたる所定期間において前記変調された入射光の振幅をゲートすることを特徴とする。
【０００６】
ここで、前記振幅変調器は、２つの位相変調器が並列に接続されてなることができる。
【０００９】
ここで、前記振幅変調器は電界吸収型強度変調器とすることができる。
【００１０】
ここで、前記位相変調器は一段で構成することができる。
【００１１】
ここで、前記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ができる。
【００１２】
ここで、前記信号電圧を正弦波として発生する信号発生手段を備えることができる。
【００１３】
ここで、前記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ることができる。
【００１４】
ここで、前記複数の電圧印加手段のいずれかに前記信号電圧の時間位置を調整する位相調整手段を設け、広帯域化した出力光スペクトルを得ることができる。
【００１５】
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、前記複数の光変調手段はすべて光位相変調器であり、前記複数の光変調手段の前記入力ポートに印加される正弦波信号電圧の和を出力される光スペクトルのチャネル数に応じた所定値とするように前記正弦波信号電圧の各々を調節することで、パワー偏差を低減したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、前記複数の電圧印加手段のいずれかに前記信号電圧の時間位置を調整する位相調整手段を設け、広帯域化した出力光スペクトルを得ることを特徴とする。
【００１７】
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、さらに、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、前記複数の電圧印加手段のいずれかに前記信号電圧の時間位置を調整する位相調整手段を設け、広帯域化した出力光スペクトルを得ることを特徴とする。
【００１８】
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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の光位相変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記光位相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、前記光位相変調手段の前記入力ポートに印加される正弦波信号電圧の和を、出力される光スペクトルのチャネル数が７のときには位相変調指数に換算してほぼ１．０πとし、前記チャネル数が９または１１のときには位相変調指数に換算してほぼ１．４πとするように前記正弦波信号電圧の各々を調節することで、パワー偏差を低減したことを特徴とする。
【００１９】
ここで、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もできる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る多波長一括発生装置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。
【００３１】
ここで、単一の中心波長を有する入射光の振幅および位相に、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、ωc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。
【００３２】
本発明装置では、変調部内の直列および／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。
【００３３】
なお、光変調器を多段に配置することで、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。
【００３４】
続いて、具体的な実施形態について説明する。
［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。
【００３５】
繰り返し周期信号発生器３は所定周期で繰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。
【００３６】
ここで、位相変調によって搬送周波数の両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。
【００３７】
図３および図４を参照し、本実施形態の上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。
【００３８】
繰り返し周期信号発生器３による出力信号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。
【００３９】
この位相変調の角周波数は、図３の（ｃ）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 ｔｏ 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。
【００４０】
これらの光スペクトルの角周波数軸上での重ね合わせは図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。
【００４１】
そこでパワー調整器４とパワー可変直流電源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。
【００４２】
これに対して上記と同様に、図４の（ｃ）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 Ｚｅｒｏ）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（Ｒｅｔｕｒｎ 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。
【００４３】
両光スペクトルの角周波数軸上での重ね合わせは図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。
【００４４】
本実施形態によれば、単一の中心波長を有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。
【００４５】
［第１実施形態の変形例］
本発明に係る多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。
【００４６】
しかし、光増幅器５０を光変調器群２の後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。
【００４７】
さらに、光変調器群２内の光変調器をすべ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。
【００４８】
図６は、第１実施形態のこのような変形例において、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。
【００４９】
図６はチャンネル数が７，９，および１１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の最小チャネル間パワー偏差を実現できる。９チャンネルまたは１１チャンネルの場合には、ほぼ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、最小チャネル間パワー偏差を実現できる。
【００５０】
なお、第１実施形態における図４の（ａ）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。
【００５１】
ここで説明する変形例においては、上記増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。
【００５２】
既に説明した通り（図３の（ａ）〜（ｃ）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。
【００５３】
そこで、ここで説明する変形例においては、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。
【００５４】
（ａ）に示した波形を（ｃ）と（ｅ）の二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。
【００５５】
なお、他の時間波形を変調関数として用いることもでき、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。
【００５６】
［第２実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００５７】
［第３実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００５８】
なお、両極型のマッハツェンダ強度変調器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。
【００５９】
発振器３からの信号電圧はパワー調整器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。
【００６０】
光源１からの光はマッハツェンダ強度変調器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。
【００６１】
本実施形態では、マッハツェンダ強度変調器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。
【００６２】
［第４実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００６３】
この構成により、マッハツェンダ強度変調器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。
【００６４】
本実施形態では、マッハツェンダ強度変調器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。
【００６５】
［第５実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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２８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。
【００６６】
発振器３からの信号電圧はパワー調整器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。
【００６７】
光源１からの光は光変調器群２ｃに入射され、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。
【００６８】
本実施形態では、光変調器（マッハツェンダ強度変調器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。
【００６９】
図１２に、発振器３からの所定周期で繰り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。
【００７０】
［第６実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００７１】
この例が示すように、本発明の多波長一括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。
【００７２】
［第７実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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２ｅ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。
【００７３】
図１５に、発振器３からの所定周期で繰り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。
【００７４】
［第８実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００７５】
これにより、第５乃至第７実施形態と比較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。
【００７６】
［第９実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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２０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。
【００７７】
上記構成において、光源１からの光を入力側の光分岐器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。
【００７８】
なお、入力側の光分岐器８の後段に光サーキュレータ（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。
【００７９】
［第１０実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００８０】
上記構成において、光分岐器９によって分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。
【００８１】
［第１１実施形態］
図１９は本発明に係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。
【００８２】
本実施形態の構成は、第１０実施形態の構成に加え、光源１の出力に光分岐器８と光電気変換器１０ａ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。
【００８３】
［第１２実施形態］
図２０は本発明に係る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。
【００８４】
図２０において、１６1，１６2，１６3，１６4，…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１６００，１６１０は光カプラとすることもできる。
【００８５】
図２１（ａ）はｎ＝８のときの光合波器１６００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。
【００８６】
このようなスペクトルを持った各光合波器出力光は、その一方が多波長一括発生装置（ＩＭ／ＰＭ）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（ＰＭ：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。
【００８７】
したがって、例えばｎ＝８のときの測定結果によれば、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。
【００８８】
次に、多波長一括発生装置１６２０からの出力光は分波器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。
【００８９】
図２２（ａ），（ｂ）に示した光を分波器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。
【００９０】
［第１２実施形態の修正例］
上記第１２実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１６１０〜１６９０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。
【００９１】
そこで本修正例では、分波器１６６０および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１６1，１６3，…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１６７０と合波器１６９０）によって削除するようにした。
【００９２】
これにより、例えばｎ＝８のときは、図２２（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１８2，１８4，１８6，１８8で示した各領域を削除された光が合波器１６９０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。
【００９３】
［第１２実施形態の応用］
図２４は、本発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。
【００９４】
図２０の構成において、多波長一括発生装置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。
【００９５】
図２４（ａ）は、多波長一括発生装置１６２０，１６３０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。
【００９６】
そこで本応用例では、第１の変調部には９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。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多波長一括発生装置の原理構成図である。
【図２】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形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。
【図４】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形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。
【図５】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形態の変形例を示す構成図である。
【図６】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形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。
【図７】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形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。
【図８】本発明に係る多波長一括発生装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図９】本発明に係る多波長一括発生装置の第３実施形態を示す構成図である。
【図１０】本発明に係る多波長一括発生装置の第４実施形態を示す構成図である。
【図１１】本発明に係る多波長一括発生装置の第５実施形態を示す構成図である。
【図１２】本発明に係る多波長一括発生装置の第５実施形態による実験結果を示す波形図である。
【図１３】本発明に係る多波長一括発生装置の第６実施形態を示す構成図である。
【図１４】本発明に係る多波長一括発生装置の第７実施形態を示す構成図である。
【図１５】本発明に係る多波長一括発生装置の第７実施形態による実験結果を示す波形図である。
【図１６】本発明に係る多波長一括発生装置の第８実施形態を示す構成図である。
【図１７】本発明に係る多波長一括発生装置の第９実施形態を示す構成図である。
【図１８】本発明に係る多波長一括発生装置の第１０実施形態を示す構成図である。
【図１９】本発明に係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。
【図２０】本発明に係る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。
【図２１】本発明に係る多波長一括発生装置の第１２実施形態による実験結果を示す波形図である。
【図２２】本発明に係る多波長一括発生装置の第１２実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。
【図２３】本発明に係る多波長一括発生装置の第１２実施形態による実験結果を示す波形図である。
【図２４】本発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。
【符号の説明】
１ 光源
２，２ａ，２ｅ，２ｃ 光変調器群
３，１６４０，１６５０ 発振器
３ａ 正弦波発振器
４ パワー調整器
５ パワー可変直流電源
６ 位相調整器
７ 逓倍器
８，９ 光分岐器
１０，１０ａ，１０ｂ 光電気変換器
１１ 演算器
１２ コントローラ
１６1，１６2，１６3，１６4，…１６2n-1，１６2n レーザ発光素子
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／ＰＭ）
１６６０，１６７０ 分波器
１６８０，１６９０ 合波器
１７００ 光カプラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信の技術分野に係り、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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信において、波長多重信号（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。
【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。
【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、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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、前記複数の光変調手段は一段の振幅変調器および該変調器と直列に接続される一段または複数段の位相変調器からなり、さらに、前記変調部は、単一波長の前記入射光の位相を前記複数の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て位相変調関数を得、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、前記増加期間の一部において前記変調された入射光の振幅をゲートし、および、前記減少期間のうち該一部と連続しない部分において該振幅をゲートすることを特徴とする。
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、前記複数の光変調手段は一段の振幅変調器および該変調器と直列に接続される一段または複数段の位相変調器からなり、さらに、前記変調部は、単一波長の前記入射光の位相を前記複数の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て位相変調関数を得、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、前記増加期間のうち前記減少期間寄りの部分および前記減少期間のうち該部分と連続する部分とにわたる所定期間において前記変調された入射光の振幅をゲートすることを特徴とする。
【０００６】
ここで、前記振幅変調器は、２つの位相変調器が並列に接続されてなることができる。
【０００９】
ここで、前記振幅変調器は電界吸収型強度変調器とすることができる。
【００１０】
ここで、前記位相変調器は一段で構成することができる。
【００１１】
ここで、前記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ができる。
【００１２】
ここで、前記信号電圧を正弦波として発生する信号発生手段を備えることができる。
【００１３】
ここで、前記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ることができる。
【００１４】
ここで、前記複数の電圧印加手段のいずれかに前記信号電圧の時間位置を調整する位相調整手段を設け、広帯域化した出力光スペクトルを得ることができる。
【００１５】
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、前記複数の光変調手段はすべて光位相変調器であり、前記複数の光変調手段の前記入力ポートに印加される正弦波信号電圧の和を出力される光スペクトルのチャネル数に応じた所定値とするように前記正弦波信号電圧の各々を調節することで、パワー偏差を低減したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、前記複数の電圧印加手段のいずれかに前記信号電圧の時間位置を調整する位相調整手段を設け、広帯域化した出力光スペクトルを得ることを特徴とする。
【００１７】
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、さらに、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、前記複数の電圧印加手段のいずれかに前記信号電圧の時間位置を調整する位相調整手段を設け、広帯域化した出力光スペクトルを得ることを特徴とする。
【００１８】
本発明の別の態様は、単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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の光位相変調手段とを持った変調部と、前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記光位相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、前記光位相変調手段の前記入力ポートに印加される正弦波信号電圧の和を、出力される光スペクトルのチャネル数が７のときには位相変調指数に換算してほぼ１．０πとし、前記チャネル数が９または１１のときには位相変調指数に換算してほぼ１．４πとするように前記正弦波信号電圧の各々を調節することで、パワー偏差を低減したことを特徴とする。
【００１９】
ここで、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もできる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る多波長一括発生装置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。
【００３１】
ここで、単一の中心波長を有する入射光の振幅および位相に、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、ωc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。
【００３２】
本発明装置では、変調部内の直列および／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。
【００３３】
なお、光変調器を多段に配置することで、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。
【００３４】
続いて、具体的な実施形態について説明する。
［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。
【００３５】
繰り返し周期信号発生器３は所定周期で繰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。
【００３６】
ここで、位相変調によって搬送周波数の両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。
【００３７】
図３および図４を参照し、本実施形態の上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。
【００３８】
繰り返し周期信号発生器３による出力信号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。
【００３９】
この位相変調の角周波数は、図３の（ｃ）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 ｔｏ 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。
【００４０】
これらの光スペクトルの角周波数軸上での重ね合わせは図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。
【００４１】
そこでパワー調整器４とパワー可変直流電源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。
【００４２】
これに対して上記と同様に、図４の（ｃ）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 Ｚｅｒｏ）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（Ｒｅｔｕｒｎ 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。
【００４３】
両光スペクトルの角周波数軸上での重ね合わせは図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。
【００４４】
本実施形態によれば、単一の中心波長を有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。
【００４５】
［第１実施形態の変形例］
本発明に係る多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。
【００４６】
しかし、光増幅器５０を光変調器群２の後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。
【００４７】
さらに、光変調器群２内の光変調器をすべ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。
【００４８】
図６は、第１実施形態のこのような変形例において、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。
【００４９】
図６はチャンネル数が７，９，および１１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の最小チャネル間パワー偏差を実現できる。９チャンネルまたは１１チャンネルの場合には、ほぼ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、最小チャネル間パワー偏差を実現できる。
【００５０】
なお、第１実施形態における図４の（ａ）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。
【００５１】
ここで説明する変形例においては、上記増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。
【００５２】
既に説明した通り（図３の（ａ）〜（ｃ）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。
【００５３】
そこで、ここで説明する変形例においては、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。
【００５４】
（ａ）に示した波形を（ｃ）と（ｅ）の二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。
【００５５】
なお、他の時間波形を変調関数として用いることもでき、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。
【００５６】
［第２実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００５７】
［第３実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００５８】
なお、両極型のマッハツェンダ強度変調器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。
【００５９】
発振器３からの信号電圧はパワー調整器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。
【００６０】
光源１からの光はマッハツェンダ強度変調器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。
【００６１】
本実施形態では、マッハツェンダ強度変調器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。
【００６２】
［第４実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００６３】
この構成により、マッハツェンダ強度変調器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。
【００６４】
本実施形態では、マッハツェンダ強度変調器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。
【００６５】
［第５実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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２８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。
【００６６】
発振器３からの信号電圧はパワー調整器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。
【００６７】
光源１からの光は光変調器群２ｃに入射され、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。
【００６８】
本実施形態では、光変調器（マッハツェンダ強度変調器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。
【００６９】
図１２に、発振器３からの所定周期で繰り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。
【００７０】
［第６実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００７１】
この例が示すように、本発明の多波長一括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。
【００７２】
［第７実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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２ｅ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。
【００７３】
図１５に、発振器３からの所定周期で繰り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。
【００７４】
［第８実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００７５】
これにより、第５乃至第７実施形態と比較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。
【００７６】
［第９実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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２０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。
【００７７】
上記構成において、光源１からの光を入力側の光分岐器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。
【００７８】
なお、入力側の光分岐器８の後段に光サーキュレータ（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。
【００７９】
［第１０実施形態］
本発明に係る多波長一括発生装置の第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。
【００８０】
上記構成において、光分岐器９によって分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。
【００８１】
［第１１実施形態］
図１９は本発明に係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。
【００８２】
本実施形態の構成は、第１０実施形態の構成に加え、光源１の出力に光分岐器８と光電気変換器１０ａ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。
【００８３】
［第１２実施形態］
図２０は本発明に係る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。
【００８４】
図２０において、１６1，１６2，１６3，１６4，…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１６００，１６１０は光カプラとすることもできる。
【００８５】
図２１（ａ）はｎ＝８のときの光合波器１６００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。
【００８６】
このようなスペクトルを持った各光合波器出力光は、その一方が多波長一括発生装置（ＩＭ／ＰＭ）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（ＰＭ：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。
【００８７】
したがって、例えばｎ＝８のときの測定結果によれば、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。
【００８８】
次に、多波長一括発生装置１６２０からの出力光は分波器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。
【００８９】
図２２（ａ），（ｂ）に示した光を分波器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。
【００９０】
［第１２実施形態の修正例］
上記第１２実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１６１０〜１６９０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。
【００９１】
そこで本修正例では、分波器１６６０および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１６1，１６3，…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１６７０と合波器１６９０）によって削除するようにした。
【００９２】
これにより、例えばｎ＝８のときは、図２２（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１８2，１８4，１８6，１８8で示した各領域を削除された光が合波器１６９０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。
【００９３】
［第１２実施形態の応用］
図２４は、本発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。
【００９４】
図２０の構成において、多波長一括発生装置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。
【００９５】
図２４（ａ）は、多波長一括発生装置１６２０，１６３０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。
【００９６】
そこで本応用例では、第１の変調部には９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。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多波長一括発生装置の原理構成図である。
【図２】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形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。
【図４】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形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。
【図５】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形態の変形例を示す構成図である。
【図６】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形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。
【図７】本発明に係る多波長一括発生装置の第１実施形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。
【図８】本発明に係る多波長一括発生装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図９】本発明に係る多波長一括発生装置の第３実施形態を示す構成図である。
【図１０】本発明に係る多波長一括発生装置の第４実施形態を示す構成図である。
【図１１】本発明に係る多波長一括発生装置の第５実施形態を示す構成図である。
【図１２】本発明に係る多波長一括発生装置の第５実施形態による実験結果を示す波形図である。
【図１３】本発明に係る多波長一括発生装置の第６実施形態を示す構成図である。
【図１４】本発明に係る多波長一括発生装置の第７実施形態を示す構成図である。
【図１５】本発明に係る多波長一括発生装置の第７実施形態による実験結果を示す波形図である。
【図１６】本発明に係る多波長一括発生装置の第８実施形態を示す構成図である。
【図１７】本発明に係る多波長一括発生装置の第９実施形態を示す構成図である。
【図１８】本発明に係る多波長一括発生装置の第１０実施形態を示す構成図である。
【図１９】本発明に係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。
【図２０】本発明に係る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。
【図２１】本発明に係る多波長一括発生装置の第１２実施形態による実験結果を示す波形図である。
【図２２】本発明に係る多波長一括発生装置の第１２実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。
【図２３】本発明に係る多波長一括発生装置の第１２実施形態による実験結果を示す波形図である。
【図２４】本発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。
【符号の説明】
１ 光源
２，２ａ，２ｅ，２ｃ 光変調器群
３，１６４０，１６５０ 発振器
３ａ 正弦波発振器
４ パワー調整器
５ パワー可変直流電源
６ 位相調整器
７ 逓倍器
８，９ 光分岐器
１０，１０ａ，１０ｂ 光電気変換器
１１ 演算器
１２ コントローラ
１６1，１６2，１６3，１６4，…１６2n-1，１６2n レーザ発光素子
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／ＰＭ）
１６６０，１６７０ 分波器
１６８０，１６９０ 合波器
１７００ 光カプラ
Claims (9)
- 単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、
前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、
前記複数の光変調手段は一段の振幅変調器および該変調器と直列に接続される一段または複数段の位相変調器からなり、さらに、
前記変調部は、単一波長の前記入射光の位相を前記複数の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て位相変調関数を得、
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、前記増加期間の一部において前記変調された入射光の振幅をゲートし、および、前記減少期間のうち該一部と連続しない部分において該振幅をゲートする
ことを特徴とする多波長一括発生装置。 - 単一の中心波長を有する入射光を所定周期の繰り返し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複数の光変調手段とを持った変調部と、
前記信号電圧の振幅を調整して前記変調部の前記複数の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、
前記複数の光変調手段は一段の振幅変調器および該変調器と直列に接続される一段または複数段の位相変調器からなり、さらに、
前記変調部は、単一波長の前記入射光の位相を前記複数の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て位相変調関数を得、
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、前記増加期間のうち前記減少期間寄りの部分および前記減少期間のうち該部分と連続する部分とにわたる所定期間において前記変調された入射光の振幅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１または２に記載の多波長一括発生装置において、
前記振幅変調器は、２つの位相変調器が並列に接続されてなることを特徴とする多波長一括発生装置。 - 請求項１または２に記載の多波長一括発生装置において、
前記振幅変調器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３に記載の多波長一括発生装置において、
前記位相変調器は一段で構成することを特徴とする多波長一括発生装置。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、
前記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１〜３のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、
前記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１〜３のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、
前記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１〜３のいずれかに記載の多波長一括発生装置において、
前記複数の電圧印加手段のいずれかに前記信号電圧の時間位置を調整する位相調整手段を設け、広帯域化した出力光スペクトルを得ることを特徴とする多波長一括発生装置。
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