JPH10228038A - 多重波長光ソース - Google Patents
多重波長光ソースInfo
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- JPH10228038A JPH10228038A JP10026176A JP2617698A JPH10228038A JP H10228038 A JPH10228038 A JP H10228038A JP 10026176 A JP10026176 A JP 10026176A JP 2617698 A JP2617698 A JP 2617698A JP H10228038 A JPH10228038 A JP H10228038A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光の周期的変調を用いて複数の正確に離間し
た波長のチャネルを生成する光ソースを提供する。 【解決手段】 本発明ではＣＷ光１は、周期的に振幅変
調され、その後非線形ファイバ５に結合され、自己位相
変調あるいは他の非線形効果のプロセスによりさらに変
調を受ける。周期的電磁信号４により駆動される光学変
調器３は、シングル軸方向モードのＣＷレーザからの光
に周期的な振幅変調をかける。この光が非線形媒体５に
結合され、高次のスペクトラムサイドバンドを生成す
る。そしてスペクトラム成分の周波数スペースは、変調
の繰り返しレートに等しい。
た波長のチャネルを生成する光ソースを提供する。 【解決手段】 本発明ではＣＷ光１は、周期的に振幅変
調され、その後非線形ファイバ５に結合され、自己位相
変調あるいは他の非線形効果のプロセスによりさらに変
調を受ける。周期的電磁信号４により駆動される光学変
調器３は、シングル軸方向モードのＣＷレーザからの光
に周期的な振幅変調をかける。この光が非線形媒体５に
結合され、高次のスペクトラムサイドバンドを生成す
る。そしてスペクトラム成分の周波数スペースは、変調
の繰り返しレートに等しい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光ソースに
関し、波長分割多重化（ＷＤＭ）光通信システム用のコ
ヒーレント光の複数波長のソースに関する。
関し、波長分割多重化（ＷＤＭ）光通信システム用のコ
ヒーレント光の複数波長のソースに関する。
【０００２】
【従来の技術】波長分割多重（Wavelength-Division-Mu
ltiplexing（ＷＤＭ））は、光伝送システムの容量を増
加させ光ネットワーク内のルーティング（配送）能力を
向上させる魅力的な手段である。例えば、１本のファイ
バあたり８個もの波長を搬送する高容量伝送システムが
開発され現在用いられている。現在のところこれらのシ
ステムにおいては、各送信器は、複数の波長チャネル周
波数のうちの１個のみで動作するようなレーザしか有し
ていない。
ltiplexing（ＷＤＭ））は、光伝送システムの容量を増
加させ光ネットワーク内のルーティング（配送）能力を
向上させる魅力的な手段である。例えば、１本のファイ
バあたり８個もの波長を搬送する高容量伝送システムが
開発され現在用いられている。現在のところこれらのシ
ステムにおいては、各送信器は、複数の波長チャネル周
波数のうちの１個のみで動作するようなレーザしか有し
ていない。
【０００３】これらのレーザは、レーザの製造工程およ
びそのレーザの動作環境を厳しく管理することにより、
システムの寿命が尽きるまでチャネル仕様内で動作する
ようにしている。現在では故障時に備えて各波長チャネ
ル用の送信器の在庫をかかえていなければならない。送
信システムおよび局所的システムで、沢山の波長の需要
は、近い将来３２個の波長にまで増加することは疑いが
なく、このような送信器および受信機の新たな技術的機
能および設計は、これほど沢山の数の波長を用いる複雑
化およびそのコストを最小限にしなければならない。
びそのレーザの動作環境を厳しく管理することにより、
システムの寿命が尽きるまでチャネル仕様内で動作する
ようにしている。現在では故障時に備えて各波長チャネ
ル用の送信器の在庫をかかえていなければならない。送
信システムおよび局所的システムで、沢山の波長の需要
は、近い将来３２個の波長にまで増加することは疑いが
なく、このような送信器および受信機の新たな技術的機
能および設計は、これほど沢山の数の波長を用いる複雑
化およびそのコストを最小限にしなければならない。
【０００４】このようなチャネルの安定化および在庫の
問題に取り組むいくつかのアプローチがある。この在庫
の問題に対する１つの解決策は、各送信器内で所望のチ
ャネルに調整できるような周波数調整可能なレーザを用
いることである。しかし、この周波数調整可能レーザ
は、固定周波数レーザよりも複雑で幅広い範囲に亘って
自然と変動し、沢山のチャネルの各々に対し、その動作
波長を安定化させる必要がある。在庫の問題および安定
化の問題に対する魅力的な解決策は、波長選択性レーザ
を用いることである。
問題に取り組むいくつかのアプローチがある。この在庫
の問題に対する１つの解決策は、各送信器内で所望のチ
ャネルに調整できるような周波数調整可能なレーザを用
いることである。しかし、この周波数調整可能レーザ
は、固定周波数レーザよりも複雑で幅広い範囲に亘って
自然と変動し、沢山のチャネルの各々に対し、その動作
波長を安定化させる必要がある。在庫の問題および安定
化の問題に対する魅力的な解決策は、波長選択性レーザ
を用いることである。
【０００５】この場合、各光ソースチップは、数個の固
定周波数レーザを含み、そして所望のチャネル（波長）
をそこから選択している。この４−６個のチャネル（波
長）を有する波長選択性ソースチップは、（M.G. Youn
g, U. Koren, B.I. Miller, M. Chien, T.L. Koch, D.
M. Tennant, K. Fedder, K. Dreyer, G. Raybon 著の "
Six wavelength laser array with integrated amplifi
er and modulator," Electron. Lett., vol. 31, no. 2
1, pp. 1835-1836, Oct. 12, 1995） に報告されてい
る。しかし、その数が増えるにつれて歩留まりおよびパ
ッケージの問題が発生してくる。
定周波数レーザを含み、そして所望のチャネル（波長）
をそこから選択している。この４−６個のチャネル（波
長）を有する波長選択性ソースチップは、（M.G. Youn
g, U. Koren, B.I. Miller, M. Chien, T.L. Koch, D.
M. Tennant, K. Fedder, K. Dreyer, G. Raybon 著の "
Six wavelength laser array with integrated amplifi
er and modulator," Electron. Lett., vol. 31, no. 2
1, pp. 1835-1836, Oct. 12, 1995） に報告されてい
る。しかし、その数が増えるにつれて歩留まりおよびパ
ッケージの問題が発生してくる。
【０００６】近年、システム波長の多くをあるいは全て
を生成することのできる多重波長ソースに対する別のア
プローチが報告されている。多くのリターンツーゼロシ
ステムの実験で用いられている多重波長ソースは、超連
続（super-continuum） レーザであり、このレーザでは
モードロックファイバレーザからの光学パルスの個別ス
ペクトラムが広げられ、分散シフトファイバ（dispersi
on-shifted fiber（ＤＳＦ））内の非線形プロセスによ
り連続化される。
を生成することのできる多重波長ソースに対する別のア
プローチが報告されている。多くのリターンツーゼロシ
ステムの実験で用いられている多重波長ソースは、超連
続（super-continuum） レーザであり、このレーザでは
モードロックファイバレーザからの光学パルスの個別ス
ペクトラムが広げられ、分散シフトファイバ（dispersi
on-shifted fiber（ＤＳＦ））内の非線形プロセスによ
り連続化される。
【０００７】これに関しては、（T. Morioka 著の "Sup
ercontinuum lightwave optical sources for large ca
pacity transmission," Proc. 21st. Eur. Conf. On Op
t. Commun., Brussels, 1995, paper Th.A.1.2, pp. 82
1-828） を参照のこと。そして所望の波長チャネルは、
光学フィルタでもって選択される。しかしこれらの波長
チャネルは、ＣＷ（連続波）ではなくパルス状であり、
そのためリターンツーゼロシステムにしか用いることが
できない。
ercontinuum lightwave optical sources for large ca
pacity transmission," Proc. 21st. Eur. Conf. On Op
t. Commun., Brussels, 1995, paper Th.A.1.2, pp. 82
1-828） を参照のこと。そして所望の波長チャネルは、
光学フィルタでもって選択される。しかしこれらの波長
チャネルは、ＣＷ（連続波）ではなくパルス状であり、
そのためリターンツーゼロシステムにしか用いることが
できない。
【０００８】波長成分間即ち波長チャネル間に正確で安
定した周波数スペースを有するスペクトラムを生成する
手順は、光の周期的変調を用いる。この場合、チャネル
スペースは、変調の繰り返しレートに等しい。しかし、
多くの有効な波長チャネルを生成するために、数１０Ｇ
Ｈｚ以上の周波数と十分な振幅で光を変調することは困
難である。
定した周波数スペースを有するスペクトラムを生成する
手順は、光の周期的変調を用いる。この場合、チャネル
スペースは、変調の繰り返しレートに等しい。しかし、
多くの有効な波長チャネルを生成するために、数１０Ｇ
Ｈｚ以上の周波数と十分な振幅で光を変調することは困
難である。
【０００９】このアプローチの変形例は、モノリシック
なモードロックレーザを用いて５０ＧＨｚの繰り返しレ
ートでパルスを生成する、即ち５０ＧＨｚの分離でもっ
てＣＷ周波数成分を分離している。これに関しては、
（H. Yasaka, Y. Yoshikuni, K. Sato, H. Ishii, H. S
anjoh 著の "Multiwavelength light source with prec
ise frequency spacing using mode-locked semiconduc
tor laser and arrayedwaveguide grating filter," in
Tech. Dig. Conf. on Opt. Fiber Commun., San Jose,
1996, paper FB2, pp. 299-300） を参照のこと。
なモードロックレーザを用いて５０ＧＨｚの繰り返しレ
ートでパルスを生成する、即ち５０ＧＨｚの分離でもっ
てＣＷ周波数成分を分離している。これに関しては、
（H. Yasaka, Y. Yoshikuni, K. Sato, H. Ishii, H. S
anjoh 著の "Multiwavelength light source with prec
ise frequency spacing using mode-locked semiconduc
tor laser and arrayedwaveguide grating filter," in
Tech. Dig. Conf. on Opt. Fiber Commun., San Jose,
1996, paper FB2, pp. 299-300） を参照のこと。
【００１０】変調技術の別の変形例は、キャビティ長を
変化させるような光学位相変調器を有する光学共鳴器
（optical resonator） にレーザからのＣＷ光を結合す
ることである。これに関しては、（T. Saitoh, M. Kour
ogi, M. Ohtsu 著の "A waveguide-type optical-frequ
ency comb generator," IEEE Photon. Technol. Lett.,
vol. 7, no. 2, pp. 197-199, Feb. 1995）を参照のこ
と。これらの技術を有効に動作させるためには、モード
ロックレーザと光学共鳴技術は、変調周波数はキャビテ
ィの自由スペクトラム範囲の整数倍であることを要件と
しており、これはキャビティ長と変調周波数にとって厳
しい要件となる。
変化させるような光学位相変調器を有する光学共鳴器
（optical resonator） にレーザからのＣＷ光を結合す
ることである。これに関しては、（T. Saitoh, M. Kour
ogi, M. Ohtsu 著の "A waveguide-type optical-frequ
ency comb generator," IEEE Photon. Technol. Lett.,
vol. 7, no. 2, pp. 197-199, Feb. 1995）を参照のこ
と。これらの技術を有効に動作させるためには、モード
ロックレーザと光学共鳴技術は、変調周波数はキャビテ
ィの自由スペクトラム範囲の整数倍であることを要件と
しており、これはキャビティ長と変調周波数にとって厳
しい要件となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、光の周期的変調に基づいて多数の正確に離間した
波長チャネルを生成する方法を提供することである。さ
らに本発明の方法は、構成要素に厳格な長さの要件ある
いは変調周波数の要件を課すものであってはならない。
的は、光の周期的変調に基づいて多数の正確に離間した
波長チャネルを生成する方法を提供することである。さ
らに本発明の方法は、構成要素に厳格な長さの要件ある
いは変調周波数の要件を課すものであってはならない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＣＷ光
は周期的に振幅変調され、その後非線形ファイバに結合
され、このファイバ内で自己位相変調および他の非線形
効果のプロセスによりさらに変調される。本発明によれ
ばＣＷレーザと振幅変調器と、光ファイバ内の自己位相
変調を用いるＣＷ波長チャネルの多重波長ソースが得ら
れる。
は周期的に振幅変調され、その後非線形ファイバに結合
され、このファイバ内で自己位相変調および他の非線形
効果のプロセスによりさらに変調される。本発明によれ
ばＣＷレーザと振幅変調器と、光ファイバ内の自己位相
変調を用いるＣＷ波長チャネルの多重波長ソースが得ら
れる。
【００１３】本発明によるＣＷ波長チャネルの多重波長
ソース（multi-wavelength source（ＭＷＳ））の一実
施例では、周期的信号により駆動される光学変調器は、
周期的振幅変調をシングル軸方向モードＣＷレーザから
の光に加える。その後この光は、強度依存性の屈折率を
有する非線形媒体に結合され、この媒体内で自己位相変
調プロセスおよび他の非線形効果により高次のスペクト
ラム成分を生成する。
ソース（multi-wavelength source（ＭＷＳ））の一実
施例では、周期的信号により駆動される光学変調器は、
周期的振幅変調をシングル軸方向モードＣＷレーザから
の光に加える。その後この光は、強度依存性の屈折率を
有する非線形媒体に結合され、この媒体内で自己位相変
調プロセスおよび他の非線形効果により高次のスペクト
ラム成分を生成する。
【００１４】これらのスペクトラム成分間の周波数スペ
ースは、変調の繰り返しレートに等しい。スペクトラム
の形状（即ち、スペクトラム成分の相対的振幅）は、振
幅変調波形を調整することにより、非線形媒体に結合さ
れた時には、波形の光学パワーおよび／または非線形屈
折率のような非線形媒体と長さと分散の特性を調整する
ことにより、修正することができる。
ースは、変調の繰り返しレートに等しい。スペクトラム
の形状（即ち、スペクトラム成分の相対的振幅）は、振
幅変調波形を調整することにより、非線形媒体に結合さ
れた時には、波形の光学パワーおよび／または非線形屈
折率のような非線形媒体と長さと分散の特性を調整する
ことにより、修正することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の多重波長ソース（ＭＷ
Ｓ）の一般的実施例を図１に示し、その動作について説
明する。
Ｓ）の一般的実施例を図１に示し、その動作について説
明する。
【００１６】周期的駆動信号ソース４により駆動される
光学振幅変調器３は、シングル軸方向モードのＣＷレー
ザ１からの光を周期的な振幅変調する。その後、この光
は、強度依存性屈折率を有する非線形要素５に結合さ
れ、そこで自己位相変調のプロセスにより高次のスペク
トラムサイドバンドを生成する。
光学振幅変調器３は、シングル軸方向モードのＣＷレー
ザ１からの光を周期的な振幅変調する。その後、この光
は、強度依存性屈折率を有する非線形要素５に結合さ
れ、そこで自己位相変調のプロセスにより高次のスペク
トラムサイドバンドを生成する。
【００１７】このスペクトラム成分間の周波数スペース
は、変調の繰り返しレートに等しい。スペクトラムの形
状（即ち、スペクトラム成分の相対的振幅）は、振幅変
調波形を調整することにより、非線形媒体に結合された
時には、波形の光学パワーおよび／または非線形屈折率
のような非線形媒体と長さと分散の特性を調整すること
により、修正することができる。
は、変調の繰り返しレートに等しい。スペクトラムの形
状（即ち、スペクトラム成分の相対的振幅）は、振幅変
調波形を調整することにより、非線形媒体に結合された
時には、波形の光学パワーおよび／または非線形屈折率
のような非線形媒体と長さと分散の特性を調整すること
により、修正することができる。
【００１８】実際に用いられるＭＷＳの基本的構成を図
２に示す。ソリトン伝送システムで使用される光学ソリ
トンパルスを生成する他の類似構成は、（E.A. Swanso
n, S.R. Chinn 著の "40-GHz Pulse Train Generation
Using Soliton Compression of a Mach-Zehnder Modula
tor Output," IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 7,n
o. 1, pp. 114-116, Jan. 1995）を参照のこと。本発明
は、この文献に開示された構成を多重波長ソースとして
用い、シングルレーザソースからの複数の離間した波長
のコヒーレント光信号を生成する新規なシステムを提供
するものである。周期的振幅変調光学信号を得る２つの
方法を以下に記載する。
２に示す。ソリトン伝送システムで使用される光学ソリ
トンパルスを生成する他の類似構成は、（E.A. Swanso
n, S.R. Chinn 著の "40-GHz Pulse Train Generation
Using Soliton Compression of a Mach-Zehnder Modula
tor Output," IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 7,n
o. 1, pp. 114-116, Jan. 1995）を参照のこと。本発明
は、この文献に開示された構成を多重波長ソースとして
用い、シングルレーザソースからの複数の離間した波長
のコヒーレント光信号を生成する新規なシステムを提供
するものである。周期的振幅変調光学信号を得る２つの
方法を以下に記載する。
【００１９】本発明の実施に必要なものは、周期的振幅
変調信号であり、本明細書ではサイン波形（シヌソイド
（sinusoidal））信号が用いられているが、本発明はサ
イン波形信号に限らず、他の周期的信号波形も同様に用
いることができる。
変調信号であり、本明細書ではサイン波形（シヌソイド
（sinusoidal））信号が用いられているが、本発明はサ
イン波形信号に限らず、他の周期的信号波形も同様に用
いることができる。
【００２０】本発明の第１実施例（図２）においては、
リチウムナイオバイト製のマッハツェンダー干渉形変調
器１２を用いて分散フィードバックレーザ１０からのＣ
Ｗ光に対し周期的な振幅変調をかける。完全な振幅変調
光学信号を生成するために、マッハツェンダー干渉形変
調器１２の２本のアームの各々の電極は、ＲＦ発振器１
１から反対極性で等しい振幅の１６ＧＨｚのサイン波形
電気信号でもって駆動される。
リチウムナイオバイト製のマッハツェンダー干渉形変調
器１２を用いて分散フィードバックレーザ１０からのＣ
Ｗ光に対し周期的な振幅変調をかける。完全な振幅変調
光学信号を生成するために、マッハツェンダー干渉形変
調器１２の２本のアームの各々の電極は、ＲＦ発振器１
１から反対極性で等しい振幅の１６ＧＨｚのサイン波形
電気信号でもって駆動される。
【００２１】ＤＣバイアス電圧１５がマッハツェンダー
干渉形変調器１２に加えられてそのコサインスイッチン
グ特性の最大値でもってバイアスし、これにより３２Ｇ
Ｈｚの繰り返しレートで周期的振幅変調かける。この振
幅変調光は、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）１３を用いて５３ｍＷまで増幅され、２２．６ｋｍ
の長さの分散シフトファイバ（ＤＳＦ）１４に結合され
る。別法として、方向性結合型の振幅変調器をマッハツ
ェンダー変調器の代わりに用いてもよい。
干渉形変調器１２に加えられてそのコサインスイッチン
グ特性の最大値でもってバイアスし、これにより３２Ｇ
Ｈｚの繰り返しレートで周期的振幅変調かける。この振
幅変調光は、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦ
Ａ）１３を用いて５３ｍＷまで増幅され、２２．６ｋｍ
の長さの分散シフトファイバ（ＤＳＦ）１４に結合され
る。別法として、方向性結合型の振幅変調器をマッハツ
ェンダー変調器の代わりに用いてもよい。
【００２２】図３ａは、ファブリペロー分光計により測
定されたＤＳＦへの入力点における光のスペクトラムを
表し、同図のｂは、光学スペクトラムアナライザにより
測定されたＤＳＦの出力点におけるスペクトラムを表
す。図３ａから分かるようにＤＳＦに結合された光学ス
ペクトラムは、６４ＧＨｚ離れた２個の大きな成分のみ
から構成されている。
定されたＤＳＦへの入力点における光のスペクトラムを
表し、同図のｂは、光学スペクトラムアナライザにより
測定されたＤＳＦの出力点におけるスペクトラムを表
す。図３ａから分かるようにＤＳＦに結合された光学ス
ペクトラムは、６４ＧＨｚ離れた２個の大きな成分のみ
から構成されている。
【００２３】ＤＳＦの出力点においては図３ｂから分か
るようにスペクトラムは、振幅が３ｄＢ以内の７個の成
分（中央部周辺にある）と１０ｄＢ以内の１１個の成分
とを含む。これらのスペクトラム成分は、３２ＧＨｚ
（これは振幅変調の繰り返しレートであり、変調器駆動
周波数の２倍である）だけ分離している。ＭＷＳにより
生成される波長チャネルの品質は、光ファイバのチャネ
ルを選択し、それを２．５Ｇｂ／ｓで変調してエラーを
検査することにより評価できる。テストした４個の波長
チャネルは、ＤＦＢレーザのＣＷ光を光学ソースとして
用いることに比較すると、損失は０．４ｄＢ以下であ
る。
るようにスペクトラムは、振幅が３ｄＢ以内の７個の成
分（中央部周辺にある）と１０ｄＢ以内の１１個の成分
とを含む。これらのスペクトラム成分は、３２ＧＨｚ
（これは振幅変調の繰り返しレートであり、変調器駆動
周波数の２倍である）だけ分離している。ＭＷＳにより
生成される波長チャネルの品質は、光ファイバのチャネ
ルを選択し、それを２．５Ｇｂ／ｓで変調してエラーを
検査することにより評価できる。テストした４個の波長
チャネルは、ＤＦＢレーザのＣＷ光を光学ソースとして
用いることに比較すると、損失は０．４ｄＢ以下であ
る。
【００２４】周期的振幅変調を生成する別の方法は、Ｃ
Ｗ光を周期的に位相変調し、その後それを図４に示すよ
うな線形分散要素を用いて振幅変調に変換することであ
る。
Ｗ光を周期的に位相変調し、その後それを図４に示すよ
うな線形分散要素を用いて振幅変調に変換することであ
る。
【００２５】この図４に示す実施例においては、図２の
マッハツェンダー干渉形変調器１２は変調器４５でもっ
て置換されている。この変調器４５は、サイン波形で駆
動される位相変調器４７と、線形分散ファイバ４６とを
有する。図４において分散フィードバックレーザ１０か
らのＣＷ光は、光ファイバ４８を介して電気光学的な位
相変調器４７に結合され、この位相変調器４７は、ＲＦ
発振器１１からのサイン波形の電気信号により駆動され
る。この周期的に位相変調された光学信号は、線形分散
ファイバ４６に結合され、この線形分散ファイバ４６は
それを周期的に振幅変調された光学信号に変換する。
マッハツェンダー干渉形変調器１２は変調器４５でもっ
て置換されている。この変調器４５は、サイン波形で駆
動される位相変調器４７と、線形分散ファイバ４６とを
有する。図４において分散フィードバックレーザ１０か
らのＣＷ光は、光ファイバ４８を介して電気光学的な位
相変調器４７に結合され、この位相変調器４７は、ＲＦ
発振器１１からのサイン波形の電気信号により駆動され
る。この周期的に位相変調された光学信号は、線形分散
ファイバ４６に結合され、この線形分散ファイバ４６は
それを周期的に振幅変調された光学信号に変換する。
【００２６】この周期的に振幅変調された光学信号は、
ＥＤＦＡ１３に結合され、そこで増幅される。その後こ
の増幅された光学信号は、ＤＳＦ１４に結合され、ＤＳ
Ｆ１４が自己位相変調のプロセスにより光学信号のスペ
クトラム内で付加的な周波数成分を生成する。このよう
な構成によりＤＳＦ１４の入力点におけるより多くのス
ペクトラム生成を有するスペクトラムの生成が可能とな
るが、これはマッハツェンダー変調器の周波数倍増特性
が犠牲となったものである。
ＥＤＦＡ１３に結合され、そこで増幅される。その後こ
の増幅された光学信号は、ＤＳＦ１４に結合され、ＤＳ
Ｆ１４が自己位相変調のプロセスにより光学信号のスペ
クトラム内で付加的な周波数成分を生成する。このよう
な構成によりＤＳＦ１４の入力点におけるより多くのス
ペクトラム生成を有するスペクトラムの生成が可能とな
るが、これはマッハツェンダー変調器の周波数倍増特性
が犠牲となったものである。
【００２７】図５ａにそのスペクトラムを示す光学信号
は、６３ｍＷまで増幅され、ＤＳＦ１４に結合される。
図５ｂに示すように出力光のスペクトラムは、１０ｄＢ
の振幅内に２１個のスペクトラム成分を有し、搬送波を
無視すると６ｄＢの振幅内に２０個のスペクトラム成分
を有する。そしてこのスペクトラム成分は、変調器の駆
動周波数である１２ＧＨｚ離間している。
は、６３ｍＷまで増幅され、ＤＳＦ１４に結合される。
図５ｂに示すように出力光のスペクトラムは、１０ｄＢ
の振幅内に２１個のスペクトラム成分を有し、搬送波を
無視すると６ｄＢの振幅内に２０個のスペクトラム成分
を有する。そしてこのスペクトラム成分は、変調器の駆
動周波数である１２ＧＨｚ離間している。
【００２８】周期的振幅変調を生成する第２の方法を図
６に示す。この実施例においては、線形分散ファイバ６
６が変調器６５内のマッハツェンダー（Ｍ−Ｚ）変調器
６７の後方に挿入され、振幅変調波形を修正している。
Ｍ−Ｚ変調器６７が駆動されて、４×ｆだけ周波数が離
間した２個の成分からなるスペクトラムを有する光学信
号を生成する。ここでｆは、電気駆動信号の周波数であ
る。これはＭ−Ｚ変調器６７の各アームに導入されるピ
ークツーピークの位相変調が４．２〜４．８ラジアンで
ある場合に達成できる。
６に示す。この実施例においては、線形分散ファイバ６
６が変調器６５内のマッハツェンダー（Ｍ−Ｚ）変調器
６７の後方に挿入され、振幅変調波形を修正している。
Ｍ−Ｚ変調器６７が駆動されて、４×ｆだけ周波数が離
間した２個の成分からなるスペクトラムを有する光学信
号を生成する。ここでｆは、電気駆動信号の周波数であ
る。これはＭ−Ｚ変調器６７の各アームに導入されるピ
ークツーピークの位相変調が４．２〜４．８ラジアンで
ある場合に達成できる。
【００２９】その後この光学信号は、線形分散ファイバ
６６に結合され、この線形分散ファイバ６６の一次分散
は、±ｃ／（８λ2ｆ2）または±ｃ／（２４λ2ｆ2）に
等しく高次分散を無視できる。ここでｃは真空中の光速
で、λはＣＷ光の波長である。この分散量が光学信号を
振幅変調の繰り返しレートが４×ｆであるものに変換す
る。この非線形ファイバは、４×ｆだけ離間しているよ
り多くの周波数スペクトラム成分を生成するが、主成分
間の中間点は最大成分のパワーの０．１倍以下の小成分
である。
６６に結合され、この線形分散ファイバ６６の一次分散
は、±ｃ／（８λ2ｆ2）または±ｃ／（２４λ2ｆ2）に
等しく高次分散を無視できる。ここでｃは真空中の光速
で、λはＣＷ光の波長である。この分散量が光学信号を
振幅変調の繰り返しレートが４×ｆであるものに変換す
る。この非線形ファイバは、４×ｆだけ離間しているよ
り多くの周波数スペクトラム成分を生成するが、主成分
間の中間点は最大成分のパワーの０．１倍以下の小成分
である。
【００３０】上記の技術ではスペクトラムの形状は、繰
り返しレートから独立している。そのため実施例で生成
したのに類似なスペクトラムは、より大きなチャネルス
ペースでも生成できる。６０−７０ＧＨｚのバンド幅
で、５．１Ｖの半波電圧で、３ｄＢの振幅のマッハツェ
ンダー変調器が報告されている。マッハツェンダー変調
器が、（K. Noguchi, O. Mitomi, H. Miyazawa 著の "L
ow-voltage and broadband Ti:LiNbO3 modulators oper
ating in the millimeter wavelength region."Tech. D
ig. Conf. On Opt. Fiber Commun., San Jose, 1996, p
aper ThB2, pp.205-206）に報告されている。
り返しレートから独立している。そのため実施例で生成
したのに類似なスペクトラムは、より大きなチャネルス
ペースでも生成できる。６０−７０ＧＨｚのバンド幅
で、５．１Ｖの半波電圧で、３ｄＢの振幅のマッハツェ
ンダー変調器が報告されている。マッハツェンダー変調
器が、（K. Noguchi, O. Mitomi, H. Miyazawa 著の "L
ow-voltage and broadband Ti:LiNbO3 modulators oper
ating in the millimeter wavelength region."Tech. D
ig. Conf. On Opt. Fiber Commun., San Jose, 1996, p
aper ThB2, pp.205-206）に報告されている。
【００３１】わずか３００ｍＷの５０ＧＨｚのサイン波
形信号により駆動される電極を有する二重駆動の変調器
は、上記の第１スペクトラムを生成するが、これらの成
分間は１００ＧＨｚのスペースがある。このような変調
器をより強力に変調すると、より多くの成分を有するス
ペクトラムが生成される。
形信号により駆動される電極を有する二重駆動の変調器
は、上記の第１スペクトラムを生成するが、これらの成
分間は１００ＧＨｚのスペースがある。このような変調
器をより強力に変調すると、より多くの成分を有するス
ペクトラムが生成される。
【００３２】図７は４個のチャネルを有する波長分割多
重送信器内で、多重波長ソース（ＭＷＳ）７１がいかに
用いられるかを説明する。ここでチャネルの数は任意で
ある。ＭＷＳ７１内では、マッハツェンダー変調器のよ
うな光学変調器７３に信号を与えるＣＷレーザ７０があ
り、光学変調器７３は、ＲＦ発振器７２のような周期的
ソースにより変調される。このＲＦ発振器７２は、例え
ば３２ＧＨｚのＲＦ出力周波数ｆを有する。光学変調器
７３の出力は、例えば、ある長さの分散シフトファイバ
のような非線形要素７９に与えられる。ＭＷＳ７１の出
力８０は、ｆあるいはｆの倍数だけ分離した波長の複数
の光学信号からなる。
重送信器内で、多重波長ソース（ＭＷＳ）７１がいかに
用いられるかを説明する。ここでチャネルの数は任意で
ある。ＭＷＳ７１内では、マッハツェンダー変調器のよ
うな光学変調器７３に信号を与えるＣＷレーザ７０があ
り、光学変調器７３は、ＲＦ発振器７２のような周期的
ソースにより変調される。このＲＦ発振器７２は、例え
ば３２ＧＨｚのＲＦ出力周波数ｆを有する。光学変調器
７３の出力は、例えば、ある長さの分散シフトファイバ
のような非線形要素７９に与えられる。ＭＷＳ７１の出
力８０は、ｆあるいはｆの倍数だけ分離した波長の複数
の光学信号からなる。
【００３３】ＭＷＳ７１の出力８０は、波長分割ディマ
ルチプレクサ８４に加えられ、この波長分割ディマルチ
プレクサ８４はＭＷＳ７１の各成分を単一波長光学出力
７４ａ−７４ｄに分離する。７４ａ−７４ｄの各出力
は、光変調器７５ａ−７５ｄに与えられる。光変調器７
５ａ−７５ｄには個々のデータ信号７８ａ−７８ｄが加
えられる。ＷＤＭシステムでは１チャネルあたり１デー
タ信号である。光変調器７５ａ−７５ｄの出力は、それ
ぞれＷＤＭシステム内ではデータの１つのチャネルを表
す変調光学信号を含み、これらは結合器７６即ち波長マ
ルチプレクサ内で結合され光ファイバ７７を介して送信
される。しかし、必要によっては様々な信号を分離した
まま結合しなくてもよい。
ルチプレクサ８４に加えられ、この波長分割ディマルチ
プレクサ８４はＭＷＳ７１の各成分を単一波長光学出力
７４ａ−７４ｄに分離する。７４ａ−７４ｄの各出力
は、光変調器７５ａ−７５ｄに与えられる。光変調器７
５ａ−７５ｄには個々のデータ信号７８ａ−７８ｄが加
えられる。ＷＤＭシステムでは１チャネルあたり１デー
タ信号である。光変調器７５ａ−７５ｄの出力は、それ
ぞれＷＤＭシステム内ではデータの１つのチャネルを表
す変調光学信号を含み、これらは結合器７６即ち波長マ
ルチプレクサ内で結合され光ファイバ７７を介して送信
される。しかし、必要によっては様々な信号を分離した
まま結合しなくてもよい。
【００３４】必要によっては複数のバンドパスフィルタ
（band-pass filters（ＢＰＦ））は、出力８０内の複
数の光波長のそれぞれに同調され、ディマルチプレクサ
の代わりに使用することもできる。
（band-pass filters（ＢＰＦ））は、出力８０内の複
数の光波長のそれぞれに同調され、ディマルチプレクサ
の代わりに使用することもできる。
【００３５】現在は４チャネルまたは８チャネルのＷＤ
Ｍシステムが使用されているが、将来は１６チャネルあ
るいは３２チャネルのシステムが一般的になるであろ
う。これ以上の数のチャネルは、前述した４個のチャネ
ルにＢＰＦ／変調器の組み合わせを追加することにより
増加できる。
Ｍシステムが使用されているが、将来は１６チャネルあ
るいは３２チャネルのシステムが一般的になるであろ
う。これ以上の数のチャネルは、前述した４個のチャネ
ルにＢＰＦ／変調器の組み合わせを追加することにより
増加できる。
【００３６】本発明のＭＷＳを用いて図８に示すような
可調光ソースを形成することができる。ＭＷＳ７１の要
素は前述したの同じである。ＭＷＳ７１の出力８０は、
ＲＦ発振器７２の周波数ｆ（あるいはｆの倍数）だけ離
間した異なる波長の複数の光学信号を含む。
可調光ソースを形成することができる。ＭＷＳ７１の要
素は前述したの同じである。ＭＷＳ７１の出力８０は、
ＲＦ発振器７２の周波数ｆ（あるいはｆの倍数）だけ離
間した異なる波長の複数の光学信号を含む。
【００３７】
【発明の効果】出力８０が可調フィルタ８１に入力さ
れ、複数の光信号の１つがその波長（色）の光ソースを
必要とする他の装置に加えられる。これにより本発明の
ＭＷＳを用いて従来のＷＤＭシステムで使用されるシン
グル波長レーザを経済的にバックアップすることがで
き、多数のバックアップレーザをストックしておく必要
がなくなる。
れ、複数の光信号の１つがその波長（色）の光ソースを
必要とする他の装置に加えられる。これにより本発明の
ＭＷＳを用いて従来のＷＤＭシステムで使用されるシン
グル波長レーザを経済的にバックアップすることがで
き、多数のバックアップレーザをストックしておく必要
がなくなる。
【図１】本発明の装置を示すブロック図
【図２】本発明のより詳細なブロック図
【図３】ａ ファブリペロー分光計により測定されたＤ
ＳＦ１４への入力点における光のスペクトラムを表す図 ｂ 光学スペクトラムアナライザ（解析器）により測定
されたＤＳＦ１４からの出力点における光のスペクトラ
ムを表す図
ＳＦ１４への入力点における光のスペクトラムを表す図 ｂ 光学スペクトラムアナライザ（解析器）により測定
されたＤＳＦ１４からの出力点における光のスペクトラ
ムを表す図
【図４】本発明の他の実施例による周期的駆動位相変調
器と線形分散ファイバとを有する振幅変調器を表すブロ
ック図
器と線形分散ファイバとを有する振幅変調器を表すブロ
ック図
【図５】ａ 図４の振幅変調器からの光学信号スペクト
ラムを表す図 ｂ 図４の振幅変調器の出力光のスペクトラムを表す図
ラムを表す図 ｂ 図４の振幅変調器の出力光のスペクトラムを表す図
【図６】振幅変調波形を修正するためにマッハツェンダ
ー変調器の後に線形分散要素を挿入することにより生成
された周期的振幅変調を示す本発明の第２の実施例の装
置を示すブロック図
ー変調器の後に線形分散要素を挿入することにより生成
された周期的振幅変調を示す本発明の第２の実施例の装
置を示すブロック図
【図７】４チャネルＷＤＭデータ送信器で使用される本
発明の装置のブロック図
発明の装置のブロック図
【図８】可調光ソースとして使用される本発明の装置の
ブロック図
ブロック図
１ ＣＷレーザ ２ 光 ３ 光学振幅変調器 ４ 周期的駆動信号ソース ５ 非線形要素 １０ 分散フィードバックレーザ １１ ＲＦ発振器 １２ マッハツェンダー干渉計変調器 １３ エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ） １４ 分散シフトファイバ（ＤＳＦ） １５ ＤＣバイアス電圧 ４５，６５ 変調器 ４６，６６ 線形分散ファイバ ４７ 位相変調器 ４８ 光ファイバ ６７ マッハツェンダー（Ｍ−Ｚ）変調器 ７０ ＣＷレーザ ７１ 多重波長ソース（ＭＷＳ） ７２ ＲＦ発振器 ７３ 光学変調器 ７４ 単一波長光学出力 ７５ 光変調器 ７６ 結合器 ７７ 光ファイバ ７８ データ信号 ７９ 非線形要素 ８０，８２ 出力 ８１ 可調フィルタ ８４ 波長分割ディマルチプレクサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 スティーヴン ケー．コロッキー アメリカ合衆国，08753 ニュージャージ ー，トムズ リヴァー，シェイラ ドライ ブ 1306
Claims (25)
- 【請求項１】 複数の波長を有するレーザ光を生成する
多重波長光ソースにおいて、 （Ａ）連続波光出力を有するレーザ（１）と、 （Ｂ）繰り返しレートの信号出力を有する周期的電磁光
のソース（４）と、 （Ｃ）前記レーザ（１）の光出力に結合される光入力
と、前記ソース（４）の信号出力に結合される変調入力
と光出力とを有する光学変調器（３）と、 （Ｄ）前記光学変調器（３）の光出力に結合される光入
力と光出力とを有する非線形要素（５）と、 からなり、前記光学変調器（３）の光出力は、前記変調
入力で導入される前記ソース（４）の出力により変調さ
れる光入力からの光を有し、 前記非線形要素（５）の光出力は、前記ソース（４）の
繰り返しレートに関連する波長だけ分離した複数の光学
信号を有することを特徴とする多重波長光ソース。 - 【請求項２】 （Ｅ）前記光学変調器（３）の出力に結
合される第一端と、前記非線形要素（５）の入力に結合
される第二端とを有するある長さの分散ファイバ（１
４） をさらに有し、 前記光学変調器（３）からの波形は、前記分散ファイバ
（１４）により変更されることを特徴とする請求項１の
ソース。 - 【請求項３】 前記分散ファイバ（１４）は、±ｃ／
（８λ2ｆ2）と±ｃ／（２４λ2ｆ2）に等しい一次分散
と、無視可能な高次分散を有し、 ｃは真空中の光速で、ｆは周期的信号の繰り返しレート
で、λは光の波長であることを特徴とする請求項２のソ
ース。 - 【請求項４】 前記光学変調器（３）は、振幅変調光学
信号を生成することを特徴とする請求項１のソース。 - 【請求項５】 前記光学変調器（３）は、マッハツェン
ダー変調器（１２）であることを特徴とする請求項４の
ソース。 - 【請求項６】 前記マッハツェンダー変調器（１２）の
各アーム内に誘導されるピークツーピークの位相変調
は、４．２−４．８ラジアンの間にあることを特徴とす
る請求項５のソース。 - 【請求項７】 前記マッハツェンダー変調器（１２）
は、そのスイッチング特性の最大値でバイアスされるこ
とを特徴とする請求項５のソース。 - 【請求項８】 前記マッハツェンダー変調器（１２）の
２本のアームは、サイン波形で駆動され、 約４．２−４．８ラジアンのピークツーピークの振幅と
反対極性のサイン波形位相変調が前記マッハツェンダー
変調器（１２）の各アームに誘導されることを特徴とす
る請求項５のソース。 - 【請求項９】 前記光学変調器（３）は、方向性カプラ
振幅変調器であることを特徴とする請求項４のソース。 - 【請求項１０】 前記（Ｃ）光学変調器（４５）は、 （Ｃ１）光入力と変調入力と光出力とを有する位相変調
器（４７）と、 前記光入力は、光学変調器の光入力を形成し、前記変調
入力は光学変調器の変調入力を有し、前記光出力の光信
号は変調入力からの信号により変調された光入力位相か
らの光を含み、 （Ｃ２）前記（Ｃ）の光学変調器の出力に結合される第
一端と前記（Ｄ）非線形要素（１４）の入力に結合され
る第二端とを有するある長さの分散ファイバ（４６）と
を有し、前記（Ｃ１）位相変調器（４７）の位相変調光
出力は、分散ファイバ（１４）により周期的振幅変調光
信号に変換されることを特徴とする請求項１のソース。 - 【請求項１１】 前記（Ｃ）光学変調器（４５）は、電
気光学変調器であり、前記周期的信号は、電気信号であ
ることを特徴とする請求項１のソース。 - 【請求項１２】 前記周期的信号は、無線周波数信号で
あることを特徴とする請求項１１のソース。 - 【請求項１３】 周期的信号の周波数に関連した離間し
た波長の複数の光信号を生成する方法において、 （Ａ）コヒーレント光の単一波長を連続波レーザ内に生
成するステップと、 （Ｂ）光学変調器内の光を周期的電磁信号で変調するス
テップと、 （Ｃ）この変調された光を非線形要素内に導入するステ
ップと、 を有し、前記変調光は非線形要素内の非線形効果により
高次のスペクトラム成分を生成することを特徴とする離
間した波長の複数の光信号を生成する方法。 - 【請求項１４】 前記光学変調器は、振幅変調器である
ことを特徴とする請求項１３の方法。 - 【請求項１５】 前記位相変調器は、ある長さの分散フ
ァイバが後方に接続された位相変調器であることを特徴
とする請求項１３の方法。 - 【請求項１６】 （Ｄ）前記非線形要素からの多重波長
光出力を複数のバンドパスフィルタに供給するステップ
と、 各バンドパスフィルタは、前記複数の波長の光の１つの
波長に同調され、 （Ｅ）前記光学変調器内の複数のバンドパスフィルタの
各フィルタの出力をデータのチャネルで変調するステッ
プとをさらに有することを特徴とする請求項１３の方
法。 - 【請求項１７】 （Ｆ）前記複数の光学変調器の変調光
出力を結合するステップ、 をさらに有し、この結合出
力は多重チャネル波長分割多重化信号を含むことを特徴
とする請求項１６の方法。 - 【請求項１８】 （Ｇ）前記非線形要素からの多重波長
光出力を複数の出力を有する波長ディマルチプレクサに
供給するステップと、 各出力は、前記複数の波長の光の１つの波長に同調さ
れ、 （Ｈ）前記光学変調器内の波長ディマルチプレクサの複
数の出力の各々をデータチャネルで変調するステップと
をさらに有することを特徴とする請求項１３の方法。 - 【請求項１９】 （Ｆ）前記複数の光学変調器の変調光
出力を結合するステップ、をさらに有し、この結合出力
は多重チャネル波長分割多重化信号を含むことを特徴と
する請求項１８の方法。 - 【請求項２０】 （Ｉ）可調バンドパスフィルタ内の非
線形要素からの光をフィルタ処理するステップと、 （Ｊ）前記非線形要素からの光内の複数の波長の光の１
つの波長に前記可調バンドパスフィルタを同調させるス
テップとをさらに有することを特徴とする請求項１３の
方法。 - 【請求項２１】 波長分割多重送信器において、 （Ｘ）複数の波長の複数の光信号を含む光出力を有する
多重波長ソースと、 （Ｙ）信号成分の波長に基づいて光学信号を複数の出力
に分離し、前記多重波長ソースの出力に接続される入力
と、前記多重波長ソースの光出力内の光の複数の波長か
ら選択された波長を有する光を含む複数の光出力とを有
する波長分離手段と、 （Ｚ）複数の信号チャネル変調器と、 からなり、前記（Ｘ）ソースは、 （Ａ）連続波光出力を有するレーザと、 （Ｂ）特性繰り返しレートの信号出力を有する周期的電
磁光のソースと、 （Ｃ）前記（Ａ）レーザの光出力に結合される光入力
と、前記（Ｂ）ソースの信号出力に結合される変調入力
と、光出力とを有する光学変調器と、 （Ｄ）前記（Ｃ）光学変調器の光出力に結合される光入
力と光出力とを有する非線形要素と、 からなり、 前記（Ｃ）光学変調器の光出力は、前記変調入力で導入
される前記（Ｂ）ソースの出力により変調される光入力
からの光を有し、 前記（Ｄ）非線形要素の光出力は、前記（Ｂ）のソース
の繰り返しレートに関連する波長だけ分離した複数の光
学信号を有し、 前記（Ｚ）の変調器は、前記（Ｙ）波長分離手段の光出
力に結合される入力と、変調入力と、光出力とを有する
光変調器を有し、 前記光出力は変調入力上のデータにより変調された光入
力点の光を含み、 前記光学変調器の出力は、シングルチャネル変調器の出
力であることを特徴とする波長分割多重送信器。 - 【請求項２２】 （Ｕ）前記（Ｚ）複数のシングルチャ
ネル変調器の出力に結合される複数の入力を有する結合
器をさらに有し、 前記結合器の出力は、前記（Ｚ）のシングルチャネル変
調器の出力の組み合わせを含むことを特徴とする請求項
２１の送信器。 - 【請求項２３】 前記（Ｙ）波長分離手段は、波長ディ
マルチプレクサであることを特徴とする請求項２１の送
信器。 - 【請求項２４】 前記（Ｙ）波長分離手段は、前記
（Ｘ）多重波長ソースの複数の波長から選択された波長
にそれぞれ同調される複数のバンドパスフィルタを含む
ことを特徴とする請求項２１の送信器。 - 【請求項２５】 可調光ソースにおいて、 （Ｘ）多重波長ソースと、 （Ｙ）前記多重波長ソースの出力に結合される入力と制
御入力と出力とを有する可調バンドパスフィルタと、 を有し、この可調バンドパスフィルタの出力は、制御入
力により選択された波長の光を有し、 前記（Ｘ）のソースは、 （Ａ）連続波光出力を有するレーザと、 （Ｂ）特性周波数を有する信号出力を有する周期的電磁
光のソースと、 （Ｃ）前記（Ａ）レーザの光出力に結合される光入力
と、前記（Ｂ）ソースの信号出力に結合される変調入力
と、光出力とを有する光学変調器と、 （Ｄ）前記（Ｃ）光学変調器の光出力に結合される光入
力と、光出力とを有する非線形要素と、 からなり、 前記（Ｃ）光学変調器の光出力は、前記変調入力で導入
される前記（Ｂ）ソースの出力により変調される光入力
からの光を有し、 前記（Ｄ）非線形要素の光出力は、前記（Ｂ）のソース
の繰り返しレートに関連する波長だけ分離した複数の光
学信号を有することを特徴とする可調光ソース。
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