JPH08288930A - Multi-wavelength light source and optical wavelength multiplex signal generating circuit using it - Google Patents
Multi-wavelength light source and optical wavelength multiplex signal generating circuit using itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信に用い
る光波長多重技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wavelength multiplexing technique used for optical fiber communication.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、光ファイバ通信技術は伝送容量、
中継距離の点で大きな進展を見せている。ことに一本の
光ファイバに互いに波長の異なる複数の光信号を多重化
して伝送する光波長多重通信は、光フィルタや光カプラ
を用いて複数の光信号の多重／多重分離を光信号のまま
行ない、高速かつ複雑な信号処理を必要としないため、
簡便な装置構成で大容量の信号伝送を行えるという特長
がある。2. Description of the Related Art In recent years, optical fiber communication technology has been
Great progress has been made in terms of relay distance. Particularly, in optical wavelength division multiplexing communication in which a plurality of optical signals having different wavelengths are multiplexed and transmitted in one optical fiber, an optical filter or an optical coupler is used to perform multiplexing / demultiplexing of the plurality of optical signals as they are. Since it does not require high speed and complicated signal processing,
It has the feature that large-capacity signal transmission can be performed with a simple device configuration.
【０００３】光波長多重通信では、互いに異なる複数波
長（通常は４波以上）のそれぞれを信号変調し、それら
を合波して一本の光ファイバへ入力する光波長多重信号
発生回路が必要となる。図５に光波長多重信号発生回路
の従来例を示す。図５において、１−１〜１−４は波長
Ｆ10〜Ｆ40の光をそれぞれ出力する光源、２−１〜２−
４は光変調器、３は光合波器、４は光出力をそれぞれ表
している。光合波器３にはカプラあるいはアレイ導波路
を用いた光フィルタが使われる。図５において、周波数
Ｆ10〜Ｆ40は通常周波数軸上で等間隔に並べられてい
る。これは周波数間隔が等間隔の方が光波長多重／多重
分離に用いる光フィルタを設計、作製しやすいことや、
通信ノードの処理を単純化できることによる。図５の各
光源１−１〜１−４から出力された連続光は、光変調器
２−１〜２−４においてそれぞれ信号変調され、光合波
器３において合波された後に出力される。周波数軸上で
は図５に示す通り、等間隔に周波数Ｆ10〜Ｆ40が並べら
れ、各波長成分は信号変調を受けたものとなる。このよ
うに図５の構成でそれぞれの波長成分が信号変調を受け
た光波長多重信号を得ることができる。In the optical wavelength division multiplexing communication, an optical wavelength division multiplexing signal generation circuit is required for signal-modulating each of a plurality of different wavelengths (usually four or more waves), multiplexing them, and inputting them into one optical fiber. Become. FIG. 5 shows a conventional example of an optical wavelength division multiplexing signal generation circuit. In FIG. 5, 1-1 to 1-4 are light sources which respectively output lights of wavelengths F 10 to F 40 , and 2-1 to 2-
Reference numeral 4 is an optical modulator, 3 is an optical multiplexer, and 4 is an optical output. The optical multiplexer 3 uses an optical filter using a coupler or an arrayed waveguide. In FIG. 5, frequencies F 10 to F 40 are normally arranged at equal intervals on the frequency axis. This is because it is easier to design and fabricate an optical filter used for optical wavelength multiplexing / demultiplexing when the frequency intervals are equal.
Because the processing of the communication node can be simplified. The continuous light output from each of the light sources 1-1 to 1-4 in FIG. 5 is signal-modulated by the optical modulators 2-1 to 2-4, multiplexed by the optical multiplexer 3, and then output. As shown in FIG. 5, on the frequency axis, the frequencies F 10 to F 40 are arranged at equal intervals, and each wavelength component has been subjected to signal modulation. In this way, with the configuration of FIG. 5, it is possible to obtain an optical wavelength division multiplexed signal in which each wavelength component has undergone signal modulation.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述したように図５に
示す構成では、多重数に相当する数の光源が必要とな
る。たとえば１６波多重信号を得ようとすれば、１６個
の光源が必要となるという問題があった。さらに各光源
を正確に等間隔あるいはあらかじめ設計された発振波長
とするためには光源ごとに発振波長制御回路が必要にな
り、多重数を増やすのに伴って、非常に多くの光源が必
要になるるという問題があった。また、光波長多重信号
を分離する場合には、そのためのアレイ導波路等の光波
長分波器は素子作製時の条件により分波される絶対周波
数、周波数間隔が微妙に異なる。このため、従来はそれ
に合わせて多重数分だけの光源の発振周波数を制御する
手段が必要になるという問題があった。As described above, the configuration shown in FIG. 5 requires the number of light sources corresponding to the number of multiplexed lights. For example, in order to obtain a 16-wave multiplexed signal, there is a problem that 16 light sources are required. Furthermore, in order to accurately set each light source at equal intervals or to have a previously designed oscillation wavelength, an oscillation wavelength control circuit is required for each light source, and as the number of multiplexes increases, a very large number of light sources are required. There was a problem that Further, in the case of separating an optical wavelength division multiplexed signal, the optical wavelength demultiplexer such as an array waveguide for that purpose has a subtly different absolute frequency and frequency interval depending on the conditions at the time of manufacturing the element. Therefore, conventionally, there has been a problem that a means for controlling the oscillation frequency of the light source by the number of multiplexes is required in accordance therewith.
【０００５】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、少数の光源（２個の光源）を用いて等波長間
隔を有する複数個（３個以上）の波長多重信号光を生成
することができる多波長光源およびそれを用いた光波長
多重信号発生回路を提供することを目的としている。The present invention has been made under such a background, and generates a plurality (three or more) of wavelength division multiplexed signal lights having equal wavelength intervals by using a small number of light sources (two light sources). It is an object of the present invention to provide a multi-wavelength light source that can be used and an optical wavelength division multiplexing signal generation circuit using the same.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
発振周波数Ｆ1である第一の光源と、周波数Ｆ２を発振
周波数とする第２の光源と、周波数Ｆ1とＦ2の周波数差
△Ｆと同等の間隔を有する複数の周波数成分を発生させ
る光非線形媒体と、第１および第２の光源からそれぞれ
出力された光を合波し該光非線形媒体に入力する合波手
段とによって構成されたことを特徴としている。According to the first aspect of the present invention,
A first light source having an oscillation frequency F 1 , a second light source having an oscillation frequency of F 2 and light for generating a plurality of frequency components having an interval equal to the frequency difference ΔF between the frequencies F 1 and F 2. It is characterized in that it is constituted by a non-linear medium and a multiplexing means for multiplexing the lights respectively output from the first and second light sources and inputting them to the optical non-linear medium.
【０００７】また、請求項２記載の発明は、２つの光を
合波する合波手段と光非線形媒体との間に光増幅装置を
挿入したことを特徴としている。The invention according to claim 2 is characterized in that an optical amplifying device is inserted between the combining means for combining two lights and the optical nonlinear medium.
【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の発明において、光増幅装置と光非線形媒体とを１組
としてこれを２組以上縦続接続したことを特徴としてい
る。Further, the invention according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 2, two or more sets of the optical amplifying device and the optical nonlinear medium are connected in cascade.
【０００９】また、請求項４記載の発明は、２つの光を
合波する合波手段と光増幅装置との間に光変調装置を挿
入したことを特徴としている。The invention according to claim 4 is characterized in that an optical modulator is inserted between the combining means for combining two lights and the optical amplifier.
【００１０】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の発明において、光増幅装置と光非線形媒体とを１組
としてこれを２組以上縦続接続したことを特徴としてい
る。Further, the invention of claim 5 is characterized in that, in the invention of claim 4, two or more sets of the optical amplifier and the optical nonlinear medium are connected in cascade.
【００１１】また、請求項６記載の発明は、請求項４記
載の多波長光源において、光変調器と光増幅装置と光非
線形媒体とを１組としてこれを２組以上縦続接続したこ
とを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the multi-wavelength light source according to the fourth aspect, the optical modulator, the optical amplifying device, and the optical nonlinear medium are set as one set, and two or more sets are cascade-connected. I am trying.
【００１２】また、請求項７記載の発明は、前記請求項
１〜６のいずれか１つに記載の多波長光源と、光非線形
媒体の出力光を発生した波長ごとに分波する分波手段
と、分波された複数の出力光のそれぞれを変調する変調
手段と、変調された複数の出力光を合波して出力する第
２の合波手段とを有することを特徴としている光波長多
重信号発生回路である。The invention according to claim 7 is the multi-wavelength light source according to any one of claims 1 to 6, and demultiplexing means for demultiplexing the output light of the optical non-linear medium for each wavelength generated. And an optical wavelength division multiplexing means for modulating each of the plurality of demultiplexed output lights, and a second multiplexing means for multiplexing and outputting the plurality of modulated output lights. It is a signal generation circuit.
【００１３】また、請求項８記載の発明は、光非線形媒
体が、使用波長域で分散が零でかつ分散スロープが平坦
な光ファイバであることを特徴としている多波長光源で
ある。The invention according to claim 8 is the multi-wavelength light source characterized in that the optical nonlinear medium is an optical fiber having zero dispersion and a flat dispersion slope in the used wavelength range.
【００１４】また、請求項９記載の発明は、光非線形媒
体が、使用波長域で分散が零でかつ分散スロープが平坦
な光ファイバであることを特徴としている光波長多重信
号発生回路である。According to a ninth aspect of the present invention, the optical nonlinear medium is an optical wavelength division multiplexing signal generation circuit characterized in that the optical nonlinear medium is an optical fiber having zero dispersion and a flat dispersion slope in the used wavelength range.
【００１５】[0015]
【作用】ここで、光ファイバ等の光非線形媒体（以下、
単に光ファイバとして説明する）に近接した周波数成分
を有する２つの光を入力して、新たな周波数成分を有す
る複数の光を生成する本発明の動作原理について説明す
る。Here, an optical nonlinear medium such as an optical fiber (hereinafter,
The operation principle of the present invention will be described in which two lights having frequency components close to each other are input to generate a plurality of lights having new frequency components.
【００１６】一般に、光ファイバにそれぞれの周波数が
ｆp、ｆq、ｆr、伝搬定数がβp、βq、βrの３つの光を
入力すると、これらの入力光により誘起される３次の非
線形分極を介して新たな周波数成分を有する光が生成さ
れる。これは４光波混合と呼ばれる光非線形現象であ
り、新たに生成された光の周波数をＦfとすると、入力
光の周波数と次式の関係が満たされることが知られてい
る。 Ｆf＝Ｆp＋Ｆq−Ｆr （１）Generally, when three lights having respective frequencies f p , f q and f r and propagation constants β p , β q and β r are input to the optical fiber, the third-order induced by these input lights is given. Light having a new frequency component is generated through the nonlinear polarization of. This is an optical nonlinear phenomenon called four-wave mixing, and it is known that the relationship between the frequency of the input light and the following equation is satisfied, where F f is the frequency of the newly generated light. F f = F p + F q −F r (1)
【００１７】上述の３つの光のうち２つの光の周波数が
縮退している場合でもやはり新たな光が生成される。す
なわち（１）式で周波数Ｆp、Ｆqを有する２つの光が縮
退している（すなわちＦp＝Ｆqである）とすると新たに
生成された光の周波数は、 Ｆf＝２Ｆp−Ｆr （２） となる。従って、本発明の上記の構成によれば、光ファ
イバに周波数がＦ1、Ｆ2の２つの光が入力されるので、
光ファイバでは周波数Ｆ1から周波数差（Ｆ2−Ｆ1）だ
け離れた新たな周波数成分が生成されることになる。Even if the frequencies of two of the above three lights are degenerate, new light is still generated. That is, if two lights having frequencies F p and F q are degenerate (that is, F p = F q ) in the formula (1), the frequency of the newly generated light is F f = 2F p − F r (2). Therefore, according to the above configuration of the present invention, since two lights having frequencies F 1 and F 2 are input to the optical fiber,
In the optical fiber, a new frequency component separated from the frequency F 1 by the frequency difference (F 2 −F 1 ) is generated.
【００１８】また、４光波混合によって生成された光の
パワＰfは一般に次式のようになる。The power P f of light generated by four-wave mixing is generally given by the following equation.
【００１９】[0019]
【数１】 [Equation 1]
【００２０】ここで、Ｐp、Ｐq、Ｐrは３つの入力光の
光パワ、αは光ファイバの損失係数、Ｌは光ファイバ
長、βp、βq、βr、βfはそれぞれ３つの入力光および
生成された４光波混合光の伝搬定数を表している。
（４）式の△βは位相不整合量と呼ばれ、△βが小さい
値をとるときには４光波混合光が効率良く生成される。
特に△β＝０となる条件を位相整合条件といい、これを
満たすとき４光波混合光の発生効率は最大となる。ただ
し、光ファイバに互いに周波数の異なる複数の光を入力
した場合には、光ファイバの分散特性によってその伝搬
定数は通常互いに違ったものとなり、△βとして小さな
値をとることができない。Here, P p , P q and P r are the optical powers of the three input lights, α is the loss coefficient of the optical fiber, L is the optical fiber length, β p , β q , β r and β f are respectively The propagation constants of the three input lights and the generated four-wave mixed light are shown.
Δβ in the equation (4) is called a phase mismatch amount, and when Δβ has a small value, four-wave mixing light is efficiently generated.
In particular, the condition that Δβ = 0 is called a phase matching condition, and when this condition is satisfied, the generation efficiency of four-wave mixed light is maximized. However, when a plurality of lights having different frequencies are input to the optical fiber, their propagation constants usually differ from each other due to the dispersion characteristics of the optical fiber, and Δβ cannot take a small value.
【００２１】しかし、上記複数の光の周波数が互いに近
接している場合には、各伝搬定数がほぼ同じ値となり△
βを小さくすることができる。したがって（４）式から
分かるように、光ファイバに大きな光パワを有し、近接
した周波数成分を有する２つの光を入射した場合には、
比較的大きな光パワを有する４光波混合光が生成され
る。この新たに生成された光の光パワが大きい場合に
は、生成光と、もともと入力された光を種として更に新
たな４光波混合光が生成される。このようにもともと光
ファイバに入力した２つの光を種として４光波混合光を
生成し、さらにこれを種として新たな４光波混合光を生
成するということを繰り返していくと、結局、周波数間
隔が初めに入力された２つの光（周波数Ｆ1，Ｆ2）の周
波数差（Ｆ2−Ｆ1）と等しい複数の光周波数成分を生成
できることになる。However, when the frequencies of the plurality of lights are close to each other, the propagation constants have almost the same value.
β can be reduced. Therefore, as can be seen from the equation (4), when the optical fiber has large optical power and two lights having adjacent frequency components are incident,
Four-wave mixing light having a relatively large optical power is generated. When the light power of the newly generated light is large, a new four-wave mixing light is generated by using the generated light and the light originally input as seeds. In this way, when the two light waves originally input to the optical fiber are used as seeds to generate the four-wave mixed light, and this is used as the seed to generate new four-wave mixed light, the frequency interval is eventually increased. It is possible to generate a plurality of optical frequency components equal to the frequency difference (F 2 −F 1 ) between the two lights (frequency F 1 and F 2 ) input first .
【００２２】このように本発明の構成によれば、２つの
光源を用いて３個以上の光周波数成分を生成することが
できる。しかも生成される周波数は周波数軸上で必ず等
間隔に並んでおり、その間隔は２つの光源の周波数差
（Ｆ2−Ｆ1）に等しいという性質がある。したがって周
波数間隔および生成周波数の絶対値は２つの光源の発振
周波数のみを制御することによって可変にできるという
利点がある。As described above, according to the configuration of the present invention, it is possible to generate three or more optical frequency components by using two light sources. Moreover, the generated frequencies are always arranged at equal intervals on the frequency axis, and the intervals have the property of being equal to the frequency difference (F 2 −F 1 ) between the two light sources. Therefore, there is an advantage that the frequency interval and the absolute value of the generation frequency can be made variable by controlling only the oscillation frequencies of the two light sources.
【００２３】なお、このような多周波光源は白色光源の
出力を周期的な透過周波数特性を有する光フィルタを通
すことによっても得られるが、その場合には生成される
光のスペクトル幅が光フィルタの透過特性で決まってし
まい、一般にはレーザから出力される光のスペクトル幅
に比べ広いものとなる。しかもそのスペクトル幅内のス
ペクトル成分は互いに相関がなく、信号伝送した場合に
雑音源になるという問題がある。しかし、本発明の多周
波光源によって生成された光のスペクトル幅は用いる光
源（通常は半導体レーザ）のスペクトル幅程度であり、
信号伝送上十分なスペクトル純度を有するコヒーレント
な光を生成することができる。Such a multi-frequency light source can be obtained by passing the output of the white light source through an optical filter having a periodic transmission frequency characteristic. In that case, the spectral width of the generated light is the optical filter. Is determined by the transmission characteristics of the laser light, and is generally wider than the spectral width of the light output from the laser. Moreover, there is a problem that the spectrum components within the spectrum width do not correlate with each other and become a noise source when a signal is transmitted. However, the spectral width of the light generated by the multi-frequency light source of the present invention is about the spectral width of the light source used (usually a semiconductor laser),
It is possible to generate coherent light having a spectral purity sufficient for signal transmission.
【００２４】[0024]
「実施例１」図１（ａ）は本発明による多波長光源の第
１の実施例の構成を示すブロック図であり、図１
（ｂ），（ｃ）は図１（ａ）に示す構成の変形例を示す
図である。図１（ａ）〜（ｃ）において、５−１，５−
２は発振周波数が互いに近接した周波数Ｆ1およびＦ2に
制御された光を発生する光源、６は光合波器、７は光ア
ンプ、８は光ファイバ、９は光出力をそれぞれ表してい
る。ただし、図１（ａ）に示す多波長光源は、光アンプ
７が省略され、合波器６と光ファイバ８が直接接続され
たものであり、図１（ｂ）に示す多波長光源は、合波器
６の後に、光アンプ７と光ファイバ８を接続したもので
あり、そして、図１（ｃ）に示す多波長光源は、合波器
６の後に、光アンプ７と光ファイバ８を一組にしてそれ
を複数組、縦続接続したものである。[Embodiment 1] FIG. 1A is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a multi-wavelength light source according to the present invention.
(B), (c) is a figure which shows the modification of the structure shown to Fig.1 (a). In FIGS. 1A to 1C, 5-1 and 5-
Reference numeral 2 is a light source for generating light whose oscillation frequencies are close to each other and controlled to frequencies F 1 and F 2 , 6 is an optical multiplexer, 7 is an optical amplifier, 8 is an optical fiber, and 9 is an optical output. However, in the multi-wavelength light source shown in FIG. 1A, the optical amplifier 7 is omitted and the multiplexer 6 and the optical fiber 8 are directly connected, and the multi-wavelength light source shown in FIG. The optical amplifier 7 and the optical fiber 8 are connected after the multiplexer 6, and the multi-wavelength light source shown in FIG. 1 (c) has the optical amplifier 7 and the optical fiber 8 after the multiplexer 6. One set is made up of multiple sets, which are cascade-connected.
【００２５】したがって、図１（ａ）に示す多波長光源
では、光源５−１，５−２から出力された光が光合波器
６で合波された後、直接、光ファイバ８に入力されて出
力光９となり、図１（ｂ）に示す多波長光源では、光源
５−１，５−２から出力された光が光合波器６を介し
て、光アンプ７と光ファイバ８とに入力されて出力光９
となり、そして、図１（ｃ）に示す多波長光源では、光
源５−１，５−２から出力された光が光合波器６を介し
て、複数の光アンプ７，７，７，…と複数の光ファイバ
８，８，８，…とに入力され、出力光９となる。Therefore, in the multi-wavelength light source shown in FIG. 1A, the lights output from the light sources 5-1 and 5-2 are combined by the optical combiner 6 and then directly input to the optical fiber 8. 1B, the light output from the light sources 5-1 and 5-2 is input to the optical amplifier 7 and the optical fiber 8 via the optical multiplexer 6. Output light 9
Then, in the multi-wavelength light source shown in FIG. 1C, the light output from the light sources 5-1 and 5-2 passes through the optical multiplexer 6 and becomes a plurality of optical amplifiers 7, 7, 7 ,. It is input to the plurality of optical fibers 8, 8, 8, ... And becomes output light 9.
【００２６】上記「作用」の欄で説明したように、図１
（ａ）〜（ｃ）に示す各構成においては、光ファイバ８
で、４光波混合により周波数Ｆ1、Ｆ2からそれぞれ周波
数差△Ｆ（Ｆ2−Ｆ1）の整数倍の周波数位置に新たな周
波数成分が形成される。また、４光波混合の発生効率は
入力光の光パワに比例するので、図１（ｂ），（ｃ）に
示す構成では、光アンプ７によって入力光信号を増幅す
ることによって新たに生成される周波数成分の光パワを
大きくすることができ、図１（ａ）に示す構成に比べて
さらに高効率でＦ1，Ｆ2以外の周波数を発生させること
ができる。以上のように、図１（ａ）〜（ｃ）に示す本
実施例の構成によれば、２つの光源の周波数差に等しい
等間隔配置の複数の光周波数成分を生成することが可能
である。As described in the above section "Action", FIG.
In each of the configurations shown in (a) to (c), the optical fiber 8
Then, a new frequency component is formed from the frequencies F 1 and F 2 at a frequency position that is an integral multiple of the frequency difference ΔF (F 2 −F 1 ) by four-wave mixing. Further, since the generation efficiency of four-wave mixing is proportional to the optical power of the input light, in the configuration shown in FIGS. 1B and 1C, it is newly generated by amplifying the input optical signal by the optical amplifier 7. The optical power of frequency components can be increased, and frequencies other than F 1 and F 2 can be generated with higher efficiency than the configuration shown in FIG. As described above, according to the configuration of the present embodiment shown in FIGS. 1A to 1C, it is possible to generate a plurality of optical frequency components arranged at equal intervals that are equal to the frequency difference between two light sources. .
【００２７】「実施例２」図２（ａ）〜（ｃ）は、本発
明の第２の実施例を示す図である。図２（ａ）〜（ｃ）
において、１０は光周波数選択分波器であり、たとえば
アレイ導波路を用いたアレイフィルタやカプラと波長フ
ィルタを組合せたもので実現できる（以下、アレイフィ
ルタ１０と称する）。１１−１〜１１−４は光変調器、
１２は光合波器、１３は光信号出力、１４−１〜１４−
４は光アンプをそれぞれ表している。なお、図１（ａ）
〜（ｃ）に示すものと同一の構成には同一の符号をつけ
ている。[Second Embodiment] FIGS. 2A to 2C are views showing a second embodiment of the present invention. 2 (a) to (c)
In the above, 10 is an optical frequency selective demultiplexer, which can be realized by, for example, an array filter using an array waveguide or a combination of a coupler and a wavelength filter (hereinafter referred to as array filter 10). 11-1 to 11-4 are optical modulators,
12 is an optical multiplexer, 13 is an optical signal output, 14-1 to 14-
Reference numerals 4 represent optical amplifiers, respectively. Note that FIG. 1 (a)
The same components as those shown in to (c) are designated by the same reference numerals.
【００２８】図２（ａ）〜（ｃ）に示す実施例は、図１
（ａ）〜（ｃ）に示す本発明の第１の実施例の多波長光
源をそれぞれ用いた光波長多重信号発生回路である。本
発明の第１の実施例による多波長光源の出力をまずアレ
イ導波路を用いたアレイフィルタ１０に入力する。アレ
イフィルタ１０は、入力信号の周波数軸上で等間隔に並
べられた周波数成分をそれぞれ分波した上でそれぞれ異
なる出力ポートから出力。従ってアレイフィルタ１０の
４つの出力端にはそれぞれ周波数の異なる一周波数成分
のみが出力される。このように周波数ごとに分波された
光成分はそれぞれ光アンプ１４−１〜１４−４によって
光パワが等化された後に光変調器１１−１〜１１−４に
よって外部からの信号に応じてそれぞれ変調され、光合
波器１２によって再び合波されて出力される。結局、出
力光信号１３は周波数軸上では等間隔に並んだ４つの光
信号が多重化された信号となる。The embodiment shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c) corresponds to FIG.
It is an optical wavelength multiplex signal generation circuit using each of the multiple wavelength light sources of the first embodiment of the present invention shown in (a) to (c). The output of the multi-wavelength light source according to the first embodiment of the present invention is first input to the array filter 10 using an array waveguide. The array filter 10 demultiplexes the frequency components arranged at equal intervals on the frequency axis of the input signal and outputs the demultiplexed output components from different output ports. Therefore, only one frequency component having a different frequency is output to the four output terminals of the array filter 10. In this way, the optical components demultiplexed for each frequency are subjected to optical power equalization by the optical amplifiers 14-1 to 14-4, respectively, and then, according to signals from the outside by the optical modulators 11-1 to 11-4. Each of them is modulated, multiplexed again by the optical multiplexer 12, and output. After all, the output optical signal 13 becomes a signal in which four optical signals arranged at equal intervals on the frequency axis are multiplexed.
【００２９】本実施例では２つの光源５−１，５−２の
発振周波数Ｆ1，Ｆ2を制御するだけでアレイフィルタ１
０の特性に全ての周波数を整合させることができる。従
って本実施例の光波長多重信号発生回路によれば、簡便
な制御で効率良く光波長多重信号を発生することが可能
となる。なお、図１に示す第一の実施例と同様に、図２
（ｂ）と図２（ｃ）に示す光波長多重信号発生回路は、
図２（ａ）に示すものに比べて、さらに高効率でＦ1，
Ｆ2以外の周波数を発生させることができる。In this embodiment, the array filter 1 is simply controlled by controlling the oscillation frequencies F 1 and F 2 of the two light sources 5-1 and 5-2.
All frequencies can be matched to a zero characteristic. Therefore, according to the optical wavelength multiplexing signal generation circuit of the present embodiment, it is possible to efficiently generate the optical wavelength multiplexing signal with simple control. Note that, as in the first embodiment shown in FIG.
The optical wavelength division multiplexing signal generation circuit shown in (b) and FIG.
Compared with the one shown in FIG. 2 (a), F 1 ,
It is possible to generate frequencies other than F 2 .
【００３０】「実施例３」図３（ａ）〜（ｃ）は、本発
明の第３の実施例の構成を示す図である。図３におい
て、１５は光変調器を表している。また、他の構成につ
いては、図１に示す対応する構成と同一の符号を付けて
いる。図３（ａ）〜（ｃ）に示す多波長光源は、図１
（ａ）〜（ｃ）に示す多波長光源の光合波器６の出力端
に光変調器１５を配置した構成である。「作用」の欄で
述べた通り、４光波混合光の光パワは入力光の光パワに
大きく依存する。入力光の光パワが大きい程、４光波混
合光が効率良く生成される。ところが、一般に光ファイ
バに入力できる光パワはファイバの誘導ブリルアン散乱
により制限を受ける。光ファイバに入力する光にあらか
じめ強度変調あるいは位相変調を施し、そのスペクトル
幅を広げてやることによって誘導ブリルアン散乱による
入力光パワの制限を緩和できることが知られている。従
って図３に示すような構成によって光ファイバ８へ入力
する光にあらかじめ変調をかけ、そのスペクトル幅を広
げてやることによって、光ファイバ８へ入力できる光パ
ワを大きくすることができる。ただし、ここで強度変調
をかける場合には、後に信号変調をかけるときの信号速
度と同等のＲＺ信号（オールマークの信号）となるよう
に変調がかけられることを想定している。極端な場合に
は光ファイバ８へ入力する光を光短パルス列としても良
い。また、図３（ｃ）に示す構成においては、光変調器
１５を光アンプ７および光ファイバ８と組み合わせて複
数、設けることもできる。[Embodiment 3] FIGS. 3A to 3C are diagrams showing the configuration of the third embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 15 represents an optical modulator. Further, other configurations are given the same reference numerals as the corresponding configurations shown in FIG. The multi-wavelength light source shown in FIGS.
The optical modulator 15 is arranged at the output end of the optical multiplexer 6 of the multi-wavelength light source shown in (a) to (c). As described in the section of "Action", the optical power of the four-wave mixed light largely depends on the optical power of the input light. The larger the optical power of the input light, the more efficiently the four-wave mixed light is generated. However, the optical power that can be input to an optical fiber is generally limited by the stimulated Brillouin scattering of the fiber. It is known that the intensity of input light to the optical fiber or phase modulation is performed in advance and the spectrum width is widened, whereby the limitation of the input light power due to stimulated Brillouin scattering can be relaxed. Therefore, the optical power that can be input to the optical fiber 8 can be increased by pre-modulating the light input to the optical fiber 8 and widening the spectrum width thereof by the configuration as shown in FIG. However, when the intensity modulation is applied here, it is assumed that the modulation is applied so that the RZ signal (all-mark signal) is equivalent to the signal speed when the signal modulation is applied later. In an extreme case, the light input to the optical fiber 8 may be an optical short pulse train. Further, in the configuration shown in FIG. 3C, a plurality of optical modulators 15 can be provided in combination with the optical amplifier 7 and the optical fiber 8.
【００３１】このように本実施例の構成によって、光フ
ァイバ８へ入力される２つの光のスペクトル幅を広げて
やることにより、光ファイバ８へ入力できる光パワを大
きくすることができ、ひいては多波長光源の発生効率を
大きくすることができる。なお、２つの光源５−１，５
−２の駆動電流をそれぞれ変調したり、外部変調器を設
けて出力光に周波数変調や位相変調をかけた場合も上記
と同等の効果が得られる。なお、図３（ｂ）と図３
（ｃ）に示す多波長光源は、光変調器１５の出力端に光
アンプ７を１又は複数、配置しているので、図３（ａ）
に示すものに比べてさらに高効率でＦ1，Ｆ2以外の周波
数を発生させることができる。As described above, according to the structure of this embodiment, the spectral power of the two lights inputted to the optical fiber 8 is widened, so that the optical power which can be inputted to the optical fiber 8 can be increased, and thus the optical power can be increased. The generation efficiency of the wavelength light source can be increased. The two light sources 5-1 and 5
The same effect as described above can be obtained when the -2 drive current is modulated or the output light is frequency-modulated or phase-modulated by providing an external modulator. Note that FIG. 3B and FIG.
In the multi-wavelength light source shown in (c), one or a plurality of optical amplifiers 7 are arranged at the output end of the optical modulator 15, so that FIG.
It is possible to generate frequencies other than F 1 and F 2 with higher efficiency than that shown in FIG.
【００３２】「実施例４」図４は本発明の第４の実施例
を説明するための図である。「作用」の欄でも述べた通
り、４光波混合光を効率良く発生させるためには、位相
不整合量△βを小さくすることが重要である。４光波混
合光を発生させるために用いる光ファイバの分散特性を
制御することにより、△βを小さくし４光波混合光の発
生効率を大きくするのが本実施例の主旨である。図４に
おいて、（ａ）は通常の単一モード光ファイバ、（ｂ）
は分散シフト光ファイバ、（ｃ），（ｄ）は分散平坦化
光ファイバの屈折率分布をそれぞれ表している。また図
４（ｅ）のグラフは上記４種類の光ファイバの分散特性
を示している。[Fourth Embodiment] FIG. 4 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention. As described in the section of “Operation”, it is important to reduce the phase mismatch amount Δβ in order to efficiently generate the four-wave mixed light. The purpose of this embodiment is to reduce Δβ and increase the generation efficiency of the four-wave mixed light by controlling the dispersion characteristics of the optical fiber used to generate the four-wave mixed light. In FIG. 4, (a) is a normal single mode optical fiber, (b) is
Represents the dispersion-shifted optical fiber, and (c) and (d) represent the refractive index distributions of the dispersion-flattened optical fiber. The graph of FIG. 4 (e) shows the dispersion characteristics of the above four types of optical fibers.
【００３３】通常の単一モード光ファイバは波長に対し
て正の傾きを有する分散特性を有しており、分散値が零
となる波長（零分散波長と呼ばれる）は光ファイバの材
料および導波路の構造によってきまり、１３１０ｎｍ付
近である（図４（ｅ）の曲線（ａ）参照）。一方、図４
（ｂ）の屈折率分布を有する光ファイバは零分散波長が
シフトすることが知られており、分散シフトファイバと
呼ばれている。この分散シフトファイバでは、伝送損失
が最も小さくなる波長が１５５０ｎｍ付近であることか
ら、零分散波長を１５５０ｎｍにシフトした分散シフト
ファイバが実現されている。図４（ｅ）に曲線（ｂ）と
して示す通り、分散シフトファイバにおいても波長に対
して正の傾きを有する分散特性となる。A normal single-mode optical fiber has a dispersion characteristic having a positive slope with respect to wavelength, and the wavelength at which the dispersion value becomes zero (called zero dispersion wavelength) is the material of the optical fiber and the waveguide. Is around 1310 nm (see the curve (a) in FIG. 4E). On the other hand, FIG.
It is known that the zero dispersion wavelength of the optical fiber having the refractive index distribution of (b) shifts, and is called a dispersion shift fiber. In this dispersion-shifted fiber, the wavelength at which the transmission loss becomes the smallest is around 1550 nm, so that a dispersion-shifted fiber in which the zero dispersion wavelength is shifted to 1550 nm is realized. As shown by a curve (b) in FIG. 4E, the dispersion shift fiber also has a dispersion characteristic having a positive slope with respect to the wavelength.
【００３４】他方、図４（ｃ），（ｄ）に示すように光
ファイバのクラッドを多重化し、適当な構造パラメータ
を選ぶことにより、構造分散を材料分散とは逆符号にで
きることが知られている。図４（ｃ），（ｄ）のパラメ
ータをある波長域（たとえば１５５０ｎｍ帯）で材料分
散を構造分散で相殺するように設定すれば図４（ｅ）の
グラフに示す通り広い波長域にわたって分散特性が平坦
でかつほぼ零であるようにすることができる。特にＷ型
ファイバと呼ばれる図４（ｃ）の屈折率分布を有する光
ファイバは光がコアへ強く閉じ込められ、光ファイバ中
の光電力密度を大きくできるという特長もある。On the other hand, as shown in FIGS. 4 (c) and 4 (d), it is known that the structure dispersion can be made to have the opposite sign to the material dispersion by multiplexing the cladding of the optical fiber and selecting appropriate structure parameters. There is. If the parameters of FIGS. 4 (c) and 4 (d) are set so that the material dispersion is offset by the structural dispersion in a certain wavelength range (for example, 1550 nm band), the dispersion characteristics are wide over a wide wavelength range. Can be flat and near zero. In particular, an optical fiber having a refractive index distribution shown in FIG. 4 (c), which is called a W-type fiber, has a feature that light is strongly confined in the core and the optical power density in the optical fiber can be increased.
【００３５】上述した各実施例において、４光波混合光
を発生させるために用いる光ファイバ８を上記のような
Ｗ型ファイバとしてやれば、使用波長域で分散値を波長
によらず零にできるので位相整合条件を常に満たすこと
ができる。すなわち入力光５−１，５−２の波長間隔、
絶対波長によらず常に位相整合条件が満たされ、４光波
混合光を効率良く発生することができる。In each of the above-described embodiments, if the optical fiber 8 used to generate the four-wave mixed light is the W-type fiber as described above, the dispersion value can be zero in the used wavelength range regardless of the wavelength. The phase matching condition can always be satisfied. That is, the wavelength intervals of the input lights 5-1 and 5-2,
The phase matching condition is always satisfied regardless of the absolute wavelength, and the four-wave mixed light can be efficiently generated.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば２
個の光源を使って等周波数間隔の複数光を容易に得るこ
とができるという効果がある。As described above, according to the present invention, 2
There is an effect that it is possible to easily obtain a plurality of lights at equal frequency intervals by using one light source.
【図１】本発明の第１の実施例の構成（ａ）及びその変
形例（ｂ），（ｃ）を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration (a) and modifications (b) and (c) of a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例の構成（ａ）及びその変
形例（ｂ），（ｃ）を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration (a) of the second embodiment of the present invention and modifications (b) and (c) thereof.
【図３】本発明の第３の実施例の構成（ａ）及びその変
形例（ｂ），（ｃ）を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration (a) of the third embodiment of the present invention and modifications (b) and (c) thereof.
【図４】本発明の第４の実施例を説明するための図であ
る。FIG. 4 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.
【図５】光波長多重通信に用いる光波長多重信号発生回
路の従来例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional example of an optical wavelength division multiplexing signal generation circuit used for optical wavelength division multiplexing communication.
５−１，５−２：互いに近接した周波数Ｆ1およびＦ2を
それぞれ発生する光源 ６：光合波器 ７：光アンプ ８：光ファイバ ９：光出力 １０：アレイ導波路を用いたアレイフィルタ １１−１〜１１−４：光変調器 １２：光合波器 １３：出力光信号 １４−１〜１４−４：光アンプ １５：光変調器5-1 and 5-2: Light sources that generate frequencies F 1 and F 2 that are close to each other 6: Optical multiplexer 7: Optical amplifier 8: Optical fiber 9: Optical output 10: Array filter using array waveguide 11 -1 to 11-4: Optical modulator 12: Optical multiplexer 13: Output optical signal 14-1 to 14-4: Optical amplifier 15: Optical modulator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/14 10/04 10/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H04B 10/14 10/04 10/06
Claims (9)
る複数の周波数成分を発生させる光非線形媒体と、 上記第１および第２の光源からそれぞれ出力された光を
合波し該光非線形媒体に入力する合波手段とによって構
成されたことを特徴とする多波長光源。Plurality having a first light source, a second light source for the frequency F 2 and the oscillation frequency, the same interval and the frequency difference △ F of the frequencies F 1 and F 2 are 1. A oscillation frequencies F 1 And an optical non-linear medium for generating the frequency component and a multiplexing means for multiplexing the lights respectively output from the first and second light sources and inputting them to the optical non-linear medium. Wavelength light source.
記２つの光を合波する合波手段と光非線形媒体との間に
光増幅装置を挿入したことを特徴とする多波長光源。2. The multi-wavelength light source according to claim 1, wherein an optical amplification device is inserted between the optical multiplexing medium and the multiplexing means for multiplexing the two lights.
記光増幅装置と上記光非線形媒体とを１組としてこれを
２組以上縦続接続したことを特徴とする多波長光源。3. The multi-wavelength light source according to claim 2, wherein the optical amplification device and the optical non-linear medium constitute one set, and two or more sets are cascade-connected.
記２つの光を合波する合波手段と光増幅装置との間に光
変調装置を挿入したことを特徴とする多波長光源。4. The multi-wavelength light source according to claim 2, wherein an optical modulator is inserted between the combining means for combining the two lights and the optical amplifying device.
記光増幅装置と上記光非線形媒体とを１組としてこれを
２組以上縦続接続したことを特徴とする多波長光源。5. The multi-wavelength light source according to claim 4, wherein the optical amplification device and the optical non-linear medium constitute one set, and two or more sets are cascade-connected.
記光変調器と上記光増幅装置と上記光非線形媒体とを１
組としてこれを２組以上縦続接続したことを特徴とする
多波長光源。6. The multi-wavelength light source according to claim 4, wherein the optical modulator, the optical amplifying device, and the optical nonlinear medium are integrated into one unit.
A multi-wavelength light source characterized in that two or more sets are connected in series as a set.
の多波長光源と、 上記光非線形媒体の出力光を発生した波長ごとに分波す
る分波手段と、 分波された複数の該出力光のそれぞれを変調する変調手
段と、 変調された複数の該出力光を合波して出力する第２の合
波手段とを有することを特徴とする光波長多重信号発生
回路。7. The multi-wavelength light source according to claim 1, demultiplexing means for demultiplexing output light of the optical nonlinear medium for each wavelength generated, and a plurality of demultiplexed light sources. 2. An optical wavelength division multiplexing signal generation circuit, comprising: a modulating unit that modulates each of the output lights, and a second combining unit that multiplexes and outputs the plurality of modulated output lights.
が零でかつ分散スロープが平坦な光ファイバであること
を特徴とする前記請求項１〜６のいずれか１つに記載の
多波長光源。8. The multi-wavelength according to claim 1, wherein the optical nonlinear medium is an optical fiber having zero dispersion and a flat dispersion slope in a used wavelength range. light source.
が零でかつ分散スロープが平坦な光ファイバであること
を特徴とする前記請求項７記載の光波長多重信号発生回
路。9. The optical wavelength division multiplexing signal generation circuit according to claim 7, wherein the optical nonlinear medium is an optical fiber having zero dispersion and a flat dispersion slope in a used wavelength range.
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| JP09102595A JP3199106B2 (en) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | Multi-wavelength light source and optical wavelength multiplex signal generation circuit using the same |
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1995
- 1995-04-17 JP JP09102595A patent/JP3199106B2/en not_active Expired - Fee Related
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