(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被変調光を出力する光源と、
この光源の出力光を任意に設定された一定の角速度で強度変調する重畳信号発生回路と、
前記重畳信号発生回路で強度変調された光信号が入力され、この光信号の波長に応じた遅延を生じさせる分散発生器と、
前記分散発生器に入力する前記光信号と、前記分散発生器から出力する光信号の位相差を検出する位相差検出器と、
前記位相差が所定の基準値になるように、前記光源の出力光の波長を制御する制御回路を備えたことを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
【請求項２】
固有の波長の被変調光を出力する複数の光源と、
各光源の出力光をそれぞれ互いに異なる角速度で強度変調する重畳信号発生回路と、
前記重畳信号発生回路で強度変調された光信号が入力され、これらの光信号を合波する合波器と、
この合波器の出力が入力され、それぞれの光信号の波長に応じた遅延を生じさせる分散発生器と、
前記分散発生器に入力する前記光信号と、前記分散発生器から出力する光信号の位相差を検出する位相差検出器と、
前記位相差が所定の基準値になるように、前記光源の出力光の波長を制御する制御回路を備えたことを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光源の周波数安定化装置において、前記位相差検出器は、
前記分散発生器に入力する光信号と、前記分散発生器から出力する信号とを混合するミキサと、
このミキサの出力から位相差成分を抽出するフィルタと、
このフィルタの出力と、前記各光源の周波数毎に予め設定した基準値とを比較して、その差分を、前記光源の出力する被変調光の波長を制御する制御信号として出力することを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
【請求項４】
請求項２記載の光源の周波数安定化装置において、前記位相差検出器は、
前記分散発生器の出力が与えられ、前記各角速度で強度変調された複数の出力光を分離して取り出す複数のバンドパスフィルタと、
これら複数のバンドパスフィルタの出力を選択して前記ミキサに与えるスイッチと、
前記分散発生器に入力する信号と、前記スイッチから出力する信号とを混合するミキサと、
このミキサの出力から位相差成分を抽出するフィルタと、
このフィルタの出力と前記各光源の周波数毎に予め設定した基準値とを比較して、その差分を、前記各光源の出力する被変調光の波長を制御する制御信号として出力することを特徴とする光源の周波数安定化装置。
【請求項５】
固有の波長の被変調光を出力する複数の光源と、
これら複数の光源の出力を選択するスイッチと、
このスイッチの出力を所定の角速度で強度変調する重畳信号発生回路と、
この重畳信号発生回路の出力が入力され、それぞれの光信号の波長に応じた遅延を生じさせる分散発生器と、
前記分散発生器に入力する前記光信号と、前記分散発生器から出力する光信号の位相差を検出する位相差検出器と、
前記位相差が所定の基準値になるように、前記光源の出力光の波長を制御する制御回路を備えたことを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の光源の周波数安定化装置において、
前記スイッチは、前記複数の光源ないし前記複数のバンドパスフィルタの個数よりも多い入力側および出力側の端子を有し、
かつ、前記位相差検出器は、前記複数の光源ないし前記複数のバンドパスフィルタの個数よりも多い基準電圧を有することを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重（Wavelangth Division Multiplex。以後ＷＤＭ）光通信に用いられる光源の周波数を安定化する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の分野でも、伝送量の増大化が求められている。この伝送量の増大に対処するため、従来は、光ファイバの対数を増やす空間多重や、電気領域で信号を多重（周波数分割多重、時分割多重）する方法が用いられてきた。
【０００３】
しかし、これらの方法のみでは、急激な伝送量増大要求への対処が難しい。このため近年では、ＷＤＭ光通信技術の開発が進められている。このＷＤＭ光通信には、波長の異なる複数のＷＤＭ光源が用いられる。そして、これら複数の光源の光を１本の光ファイバに入射する。この結果、１本の光ファイバに複数の独立した伝送路を構成できるため、急激な伝送量増大要求への対処も可能になる。ただしこの場合、ＷＤＭ光源の光源周波数の確度と安定度を上げる技術が不可欠になる。
【０００４】
この目的を達成するために、たとえば坂本、織田他、「現場環境下におけるマッハツェンダ型フィルタを用いた光源周波数安定化特性」、１９９７年信学会Ｂ−１０−２１６に記載される技術が提案されている。この技術では、マッハツェンダ型フィルタが有する複数の透過周波数のピーク点に、ＷＤＭ光源の複数の光源周波数を固定させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＷＤＭ光源の周波数を安定させるためにマッハツェンダ型フィルタを用いる場合、以下の点に留意する必要がある。
１．マッハツェンダ型フィルタは、理論的には、透過周波数域と阻止周波数域が櫛歯状に等周波数間隔で複数個繰り返す特性を有する。しかし実際には、製造上の誤差や、偏波依存性等によって、フィルタの特性が目標周波数からずれることもあり得る。したがって、複数の透過周波数のピーク点とＷＤＭ光源の複数の光源周波数とが、ずれる可能性もある。
２．マッハツェンダ型フィルタの、上記櫛の歯状の特性による制約から、光源周波数を自由に選択することができない。
３．マッハツェンダ型フィルタの呈する複数の透過周波数のピーク点に、ＷＤＭ光源の複数の光源周波数を導く必要がある。このため、フィルタのヒータ電源に正弦波電圧を印加してディザリングする必要がある。したがって、場合によっては、周辺機器への温度変化の影響について、配慮を要することも起こり得る。なお、ここで言うディザリングとは、マッハツェンダ型フィルタの櫛歯状の特性を一定の周期に従って振らせることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
したがってこの発明は、被変調光を出力する光源と、この光源の出力光を任意に設定された一定の角速度で強度変調する重畳信号発生回路とを有する。この重畳信号発生回路で強度変調された光信号は、分散発生器に入力される。分散発生器は、入力された光信号の波長に応じた遅延を生じさせる。位相差検出器は、分散発生器に入力する前の光信号と、分散発生器から出力された光信号との位相差を検出する。ここで検出された位相差に基づき、光源の出力光の波長を制御し、前記位相差が所定の基準値になるようにすることを特徴とする、光源の周波数安定化装置である。
【０００７】
また別の発明は、それぞれ固有の被変調光を出力する複数の光源と、これらの光源の出力光を、それぞれに任意にかつ固有に設定された角速度で強度変調する重畳信号発生回路とを有する。この重畳信号発生回路で強度変調された光信号は、合波されて分散発生器に入力される。分散発生器は、入力された光信号の波長に応じた遅延を生じさせる。位相差検出器は、分散発生器に入力する前の光信号と、分散発生器から出力された光信号との位相差を検出する。ここで検出された位相差に基づき、光源の出力光の波長を制御し、前記位相差が所定の基準値になるようにすることを特徴とする、光源の周波数安定化装置である。
【０００８】
ここで位相差検出器は、分散発生器に入力する光信号と、前記分散発生器から出力する信号とを混合するミキサと、ミキサの出力から位相差成分を抽出するフィルタとを有する。このフィルタの出力と、前記各光源の周波数毎に予め設定した基準値とが比較される。この比較結果が、光源の出力する被変調光の波長を制御する制御信号として出力される。
【０００９】
さらに別の発明は、それぞれ固有の被変調光を出力する複数の光源を選択するスイッチを有する。さらに、このスイッチにより選択された光信号を、あらかじめ設定された角速度で強度変調する重畳信号発生回路を有する。この重畳信号発生回路で強度変調された光信号は、分散発生器に入力される。分散発生器は、入力された光信号の波長に応じた遅延を生じさせる。位相差検出器は、分散発生器に入力する前の光信号と、分散発生器から出力された光信号との位相差を検出する。ここで検出された位相差に基づき、光源の出力光の波長を制御し、前記位相差が所定の基準値になるようにすることを特徴とする、光源の周波数安定化装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について詳明する。なお、以下の各実施形態は、この発明をＷＤＭ光通信用の光源に適用した例について説明する。まず図１に、第１の実施形態によるＷＤＭ光通信用光源のブロック図を示す。この実施形態のＷＤＭ光通信用光源は、Ｃｈ１〜Ｃｈｎまで、ｎチャンネル分の光信号出力を発生する。
【００１１】
このためＷＤＭ光通信用光源は、ｎ個の光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎを有する。これらの光源基板は、それぞれが、ｎ本のチャネルのうち、１チャネルのための光信号を発生する。
【００１２】
すなわち光源基板Ｃｈ１は、波長λ１の光を発生する光源ＬＤ１を搭載する。光源基板Ｃｈ１はさらに、温度制御回路ＴＥＣ１および重畳信号発生回路ＣＷ１を搭載する。温度制御回路ＴＥＣ１の出力は光源ＬＤ１に与えられる。温度制御回路ＴＥＣ１は、光源ＬＤのレーザーチップの温度を制御することにより、光源ＬＤの発振周波数を変化させる。この動作については、後に詳細に説明する。重畳信号発生回路ＣＷ１は、予め定められた角速度ω１の正弦波を光源ＬＤ１に与える。この結果、光源ＬＤ１の出力が強度変調される。ＬＤ１から出射した波長λ１の光信号は、外部変調器ＭＯＤ１に与えられる。同時に、カプラＣＰＬ１によって一部が取り出され、合波器１に与えられる。
【００１３】
外部変調器ＭＯＤ１には、変調器ドライバＤＳ１が接続されている。外部変調器ＭＯＤ１は、ＬＤ１から出射した波長λ１の光を、送信データで変調する。この変調のための送信データは、変調器ドライバＤＳ１から外部変調器ＭＯＤ１に与えられる。外部変調器ＭＯＤ１の出力は、光信号出力として外部に出力される。
【００１４】
以下、光源基板Ｃｈ２〜Ｃｈｎも、光源基板Ｃｈ１と同様の構成を有する。すなわち、光源基板Ｃｈ２には光源ＬＤ２、温度制御回路ＴＥＣ２、重畳信号発生回路ＣＷ２、そしてカプラＣＰＬ２が搭載されている。ここで、ＬＤ２は波長λ２の光を発生する。そして重畳信号発生回路ＣＷ２は、予め定められた角速度ω２の正弦波を光源ＬＤ２に与える。光源基板Ｃｈ３以下についても同様である。なお図示していないが、この実施形態のＷＤＭ光通信用光源は、Ｃｈ２以下Ｃｈｎまでに対応して、外部変調器ＭＯＤ２以下ＭＯＤｎまで、そして変調器ドライバＤＳ２以下ＤＳｎを有することはもちろんである。
【００１５】
それぞれの光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎが出力した、それぞれ波長λ１〜λｎの光信号は、合波器１に与えられる。合波器１は、これらの光信号出力を全チャネルにわたって合波して、光多重化信号を得る。この光多重化信号は、次段の分散発生器２に与えられる。
【００１６】
分散発生器２は、合波器１からの光多重化信号について波長分散を生じさせる。分散発生器２は、たとえば分散補償用ファイバ（ＤＣＦ）や、チャープドファイバブラッググレーティング（ＣＦＢＧ）等を用いて構成することができる。分散発生器２の構成の詳細については、後に説明する。こうして波長分散された光多重化信号は、次段の受光器３に与えられる。
【００１７】
受光器３は、波長分散された光多重化信号を電気信号に変換する。そのため受光器３には、光電変換素子が含まれる。この光電変換素子により、光信号が電力−電流変換される。受光器３はさらに、電流−電圧変換を行なうための抵抗を有する。受光器３では、それぞれの重畳信号発生回路ＣＷ１〜ＣＷｎが、それぞれのチャネル毎に強度変調した角速度（ω１〜ωｎ）の正弦波が復調され、かつｎチャネル分多重化された電気信号（電圧）として出力される。
【００１８】
増幅器４は、受光器３が変換した電気信号を増幅する。増幅器４の出力は、Ｐ１〜Ｐｎまでｎ個の位相差検出器に与えられる。これら位相差検出器はそれぞれが、バンドパスフィルタＢＰＦ、ミキサＭＩＸ、およびローパスフィルタＬＰＦを備える。たとえば位相差検出器Ｐ１は、バンドパスフィルタＢＰＦ１、ミキサＭＩＸ１およびローパスフィルタＬＰＦ１を備える。なお、受光器３と増幅器４とは、たとえばトランスインピーダンス型ｐｉｎ−ＰＤアンプのように、一体化されている構成も考えられる。
【００１９】
バンドパスフィルタＢＰＦは、ｎチャネル分多重化された電気信号から、自己のチャネルに予め定められた角速度（ω１〜ωｎ）の正弦波を抽出する。ミキサＭＩＸは、バンドパスフィルタＢＰＦの出力に、自己のチャネルの重畳信号発生回路ＣＷが発生する角速度（ω１〜ωｎ）の正弦波を混合（掛け算）する。この結果、ミキサＭＩＸからは、角速度が２倍になった成分と、直流成分とが出力される。これらの成分がローパスフィルタＬＰＦに与えられる。ローパスフィルタＬＰＦは、直流成分のみを通過させる。
【００２０】
こうして、各位相差検出器が、自己のチャネルに関する直流成分を出力する。位相差検出器Ｐ１〜Ｐｎには、それぞれに対応してｎ個の比較器Ｒ１〜Ｒｎが１対１に接続されている。したがって、各位相差検出器Ｐ１〜Ｐｎの出力である直流成分は、対応する比較器Ｒ１〜Ｒｎに与えられる。これら比較器Ｒ１〜Ｒｎは、対応するローパスフィルタＬＰＦの出力を、予め各チャネルごとに定められた基準電圧と比較する。そして、この比較結果を制御信号として、各チャネルの温度制御回路ＴＥＣ１〜ＴＥＣｎに帰還する。
【００２１】
以下、第１の実施形態の動作を説明する。図１において、ｎ個の光源ＬＤ１〜ＬＤｎが、それぞれ波長λ１〜λｎの光信号出力を発振している。この時、重畳信号発生回路ＣＷ１〜ＣＷｎは、予め各チャネル毎に定められた角周波数（ω１〜ωｎ）の正弦波、すなわちＳＩＮω１ｔ〜ＳＩＮωｎｔで、それぞれの波長（λ１〜λｎ）の光信号出力を強度変調している。強度変調された光信号出力の一部は、各チャネル毎にカプラ（ＣＰＬ１〜ＣＰＬｎ）によって分離されて、合波器１に送られる。合波器１は、この光信号出力の一部を全チャネルにわたって合波し、光多重化信号を得る。
【００２２】
ここで、分散発生器２の構成及び原理について図２を用いて説明する。ここで図２（ａ）は、分散発生器の構成を示す図である。また図２（ｂ）は、その特性を示す図であり、横軸に波長λ、縦軸に遅延時間Ｔｄを表している。この実施形態では、分散発生器としてＣＦＢＧを用いる場合を例に説明する。
【００２３】
分散発生器２は、サーキュレータ２１とＣＦＢＧ２２を備える。サーキュレータ２１は、例えば図のようにＡ、Ｂ、Ｃの３開口を所持している場合、開口Ａに入力された光信号は、開口Ｂに出力され、開口Ｂに入力された光信号は、開口Ｃに出力される。
【００２４】
ＣＦＢＧ２２は、光ファイバのコア部分に、長さ方向に回折格子状に、微小間隔で屈折率の大きな部分と小さな部分を繰り返して多数形成した光ファイバである。今仮に、サーキュレータ２１の開口Ｂに、このＣＦＢＧ２２を接続したと仮定する。更にこのＣＦＢＧ２２の回折格子状の微小間隔が、開口Ｂから遠ざかるに従って大きくなると仮定する。
【００２５】
以上の構成による分散発生器２の開口Ａに、波長λ１、λ２（λ１＜λ２）の、２つの光信号が入力されたと仮定する。その時、開口ＢからＣＦＢＧ２２に出力されたλ１、λ２、２つの光信号は、ＣＦＢＧ２２中に形成された回折格子状の部分によって反射される。この回折格子状の微小間隔は、開口Ｂから遠ざかるに従って大きくなるため、波長λ１の信号に比較して、波長λ２の信号がより遅延して開口Ｂに戻る。この波長と遅延時間の関係を示した図が図２（ｂ）である。波長λが大きくなるにつれて遅延時間Ｔｄが大きくなることが理解されよう。
【００２６】
分散発生器２で波長分散された光多重化信号は、受光器３で電気信号に変換され、さらに増幅器４で増幅されて、位相差検出器Ｐ１〜Ｐｎに送られる。この光多重化信号が受光器３で電気信号に変換される時、波長λ１〜λｎまでの光信号も同時に検波されたと同様の結果を得る。したがって受光器３において、上記、重畳信号発生回路ＣＷの出力ＳＩＮω１ｔ〜ＳＩＮωｎｔの、ｎ個の正弦波が多重化された多重化電気信号が得られる。ただし前述したように、分散発生器２で各々のチャネルの光信号の波長に依存して発生する遅延時間はそれぞれ異なる。したがって各チャネルの光信号にはθ１〜θｎの絶対位相が加わる。この結果、受光器３の出力は、ＳＩＮ（ω１ｔ＋θ１）〜ＳＩＮ（ωｎｔ＋θｎ）となった多重化電気信号となる。
【００２７】
各バンドパスフィルタ（ＢＰＦ１〜ＢＰＦｎ）は、自己のチャネルに予め定められた角速度（ω１〜ωｎ）の正弦波を抽出する。以降、説明の都合上Ｃｈ１に限定して説明する。バンドパスフィルタＢＰＦ１を通過した電気信号は、ＳＩＮ（ω１ｔ＋θ１）に近似される信号である。ここでθ１は、分散発生器２で、Ｃｈ１の光信号に発生する遅延時間を絶対位相で表した値であり、θ１＝２π・Ｔｄ／λ１の関係が成立する。
【００２８】
ミキサＭＩＸ１は、バンドパスフィルタＢＰＦ１からＳＩＮ（ω１ｔ＋θ１）に近似される信号を、更に重畳信号発生回路ＣＷ１からＳＩＮω１ｔを与えられている。ミキサＭＩＸ１はこれらを混合（掛け算）する。その結果ミキサＭＩＸ１は、ＳＩＮ（２ω１ｔ＋θ１）とＳＩＮθ１の２成分を主成分として出力する。ここで説明を簡単にするため、ミキサＭＩＸ１の出力は振幅調整して１に正規化されているとする。上記２つの主成分を受け入れたローパスフィルタＬＰ１は、ＳＩＮθ１のみ通過させる。このＳＩＮθ１は直流に近似されたレベル信号であり、そのレベルの大小は、Ｃｈ１の光信号の波長λ１の遅延時間Ｔｄ１に依存している。ローパスフィルタＬＰ１の出力は、レベル信号として比較器Ｒ１に与えられる。
【００２９】
比較器Ｒ１は、このレベル信号を、予め定められている基準電圧Ｖｒ１と比較する。この基準電圧Ｖｒ１は、遅延時間Ｔｄ１（図２（ｂ））に相当するレベル信号の値、つまりＳＩＮθ１＝ＳＩＮ（２π・Ｔｄ１／λ１）に設定される。比較器Ｒ１の出力が、制御信号として温度制御回路ＴＥＣ１にフィードバックされる。温度制御回路ＴＥＣ１は、具体的には以下のように作動する。
【００３０】
レベル信号が基準電圧Ｖｒ１よりも小さい（図２（ｂ）のａ点）場合、温度制御回路ＴＥＣ１は光源ＬＤ１の発振周波数を下げ、波長λ１をΔλ増加させるように制御する。その結果、遅延時間Ｔｄ１がΔＴｄ増加し、図２（ｂ）のｃ点に向かう。一方、レベル信号が基準電圧Ｖｒ１よりも大きい（図２（ｂ）のｂ点）時には、光源ＬＤ１の発振周波数を上げ、波長λ１をΔλ減少させるように制御する。その結果、遅延時間Ｔｄ１はΔＴｄ減少して図２（ｂ）のｃ点に向かう。
【００３１】
このようにして、Ｃｈ１の光源ＬＤ１の光信号出力の波長は、自動的にλ１に制御される。実際の実験値として、Ｃｈ１（λ１；１．５５μｍ）で、重畳信号発生回路の周波数を１００ＭＨｚ、分散発生器２の分散特性が約１０００ｐＳｅｃ／ｎｍであるとき、λ１が１ｐｍ変化した場合の比較器Ｒ１の出力変動は約１ｍＶであった。同様にして、以下のＣＨ２〜ＣＨｎまでの光源（ＬＤ２〜ＬＤｎ）の波長も、それぞれ自動的に制御される。
【００３２】
以上説明したように、分散発生器２によって発生する遅延時間に基づいて光源ＬＤ１〜ＬＤｎの出力波長を制御している。このため、光源の波長を櫛歯状にとびとびに選択する必要がなくなり、連続的、かつ任意に選択することが可能となる。そして仮に、各構成部分の精度誤差によって、光源ＬＤ１〜ＬＤｎの出力波長間に遅延時間誤差が発生しても、比較器Ｒ１〜Ｒｎに印加する基準電圧を個別に調整することによって、容易にその誤差を吸収することができる。
【００３３】
従来用いていたようなマッハツェンダ型フィルタを必要としなくなるため、ディザリングに要する温度制御を必要としない。その結果、周辺機器への温度変化による影響が生じない。そして従来例に比して、高価な構成部分を必要としないため、装置の低価格化に寄与する。
【００３４】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態のＷＤＭ光通信用光源のブロック図である。ＷＤＭ光通信用光源は、ｎ個の光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎを有する。これらの光源基板は、それぞれが、ｎ本のチャネルのうち、１チャネルのための光信号を発生する。
【００３５】
すなわち光源基板Ｃｈ１は、波長λ１の光を発生する光源ＬＤ１を搭載する。光源基板Ｃｈ１はまた、温度制御回路ＴＥＣ１および重畳信号発生回路ＣＷ１を搭載する。光源基板Ｃｈ１はさらに、外部変調器ｍｏｄ１を搭載する。温度制御回路ＴＥＣ１の出力は光源ＬＤ１に与えられる。ＬＤ１から出射した波長λ１の光信号は、外部変調器ＭＯＤ１に与えられる。同時に、カプラＣＰＬ１によって一部が取り出され、外部変調器ｍｏｄ１に与えられる。重畳信号発生回路ＣＷ１は、予め定められた角速度ω１の正弦波を外部変調器ｍｏｄ１に与える。外部変調器ｍｏｄ１の出力は、合波器１に与えられる。
【００３６】
第１の実施形態では、重畳信号発生回路ＣＷ１が光源ＬＤ１を直接強度変調している。これに対して第２の実施形態では、光源ＬＤ１が出力した光信号出力の一部を、カプラＣＰＬ１が分離して取り出す。この取り出された光信号出力を、重畳信号発生回路ＣＷ１が、外部変調器ｍｏｄ１を介して外部変調している。すなわち第２の実施形態では、光源ＬＤ１の光信号出力は、強度変調されていないＣＷ波（無変調波）である。光源ＬＤ１から出射した光が外部変調器ＭＯＤ１に入力され、送信信号で変調されるのは第１の実施形態と同様である。
【００３７】
この他、光源基板Ｃｈ２〜Ｃｈｎまでも、同様の構成を有する。さらに、図示していないが、Ｃｈ２以下Ｃｈｎまでに対応して、外部変調器ＭＯＤ２以下ＭＯＤｎまで、そして変調器ドライバＤＳ２以下ＤＳｎを有することも同様である。
【００３８】
さらに、合波器１に与えられた各波長が多重化されて分散発生器に入力され、その後の動作に関しては第１の実施形態と同様である。
【００３９】
この実施形態では、光源の光信号出力を直接強度変調することなく、その一部をカプラで分離して取り出す。この分離した光信号出力を外部変調器ｍｏｄ１〜ｍｏｄｎを介して、重畳信号発生回路が外部変調することにより、光源の発振動作が安定し、より一層安定した制御効果を得ることができる。また、既存のＷＤＭ光通信用光源に、この周波数安定化装置を後付で付加することが容易であり、既存設備のバージョンアップがしやすい。
【００４０】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。この実施形態は、位相差の検出をチャネル毎に行なうのではなく、各チャネルに共通のハードウェアを切り替え使用するものである。この第３の実施形態のブロック図を図４に示す。
【００４１】
図４より、第３の実施形態のＷＤＭ光通信用光源は、受光器３の後段にチャネル選択部８、その後段に遅延時間検出部７が接続されている。遅延時間検出部７の出力は、比較器Ｒ１に与えられる。比較器Ｒ１には、さらに基準電圧９が与えられている。比較器Ｒ１の出力は、いったんメモリバッファ６に保持される。このメモリバッファ６の出力が、各チャネルの温度制御回路ＴＥＣを制御する制御信号として、各光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎに与えられる。チャネル選択部８には、各光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎに搭載されている重畳信号発生回路から、角周波数ω１〜ωｎの正弦波が入力されている。そしてチャネル選択部８から基準電圧９に対して、複数の基準電圧のうちいずれを選択するかを指示する選択信号が与えられる。
【００４２】
以下、第３の実施形態のチャネル選択部８、遅延時間検出部７、比較器Ｒ１、基準電圧発生部９、およびメモリバッファ６の詳細について、図５を用いて説明する。
【００４３】
増幅器４の出力は、チャネル選択部８に入力される。このチャネル選択部８では、増幅器４からの入力を複数のバンドパスフィルタのいずれかに接続する。すなわちチャネル選択部８は、ＢＰＦ１〜ＢＰＦｎまで、チャネル数と同数のバンドパスフィルタを有する。これらバンドパスフィルタの入力側にはスイッチＳＷ１が配置され、出力側にはスイッチＳＷ２が配置されている。これらスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とは、選択されたバンドパスフィルタを増幅器４、および遅延時間検出部７と接続する。
【００４４】
チャネル選択部８は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２を切り替えるためのスイッチコントローラー５を有する。チャネル選択部８は、さらに、複数の重畳信号発生回路ＣＷから与えられた正弦波を選択するためのスイッチＳＷ３を有する。スイッチＳＷ３によって選択された正弦波は、遅延時間検出部７に与えられる。スイッチＳＷ３の切り替えも、スイッチコントローラー５によって行われる。
【００４５】
遅延時間検出部７は、ミキサＭＩＸ１と、ローパスフィルタＬＰＦ１とから構成される。ミキサＭＸ１には、複数のバンドパスフィルタＢＰＦの出力が接続される。ミキサＭＸ１の出力は、比較器Ｒ１に接続される。基準電圧発生部９は、複数の基準電圧のうち１を、比較器Ｒ１に与える。このため基準電圧発生部９は、複数の基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎを含む。さらに、これら基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎを選択するためのスイッチＳＷ４を有する。スイッチＳＷ４の切り替えは、スイッチコントローラー５から与えられる選択信号に従って行なわれる。
【００４６】
以下、スイッチ切り換え動作について説明する。まずＣｈ１の周波数制御を実施する場合、スイッチコントローラ５は、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２をバンドパスフィルタＢＰＦ１に、スイッチＳＷ３を重畳信号発生回路ＣＷ１に、スイッチＳＷ４を基準電圧Ｖｒ１に、それぞれ接続する。この結果、ミキサＭＸ１の第１の入力に、ＳＩＮ（ω１ｔ＋θ１）に近似される信号波が与えられる。またミキサＭＸ１の第２の入力には、重畳信号発生回路ＣＷ１からスイッチＳＷ３を介してＳＩＮω１ｔが与えられる。ミキサＭＩＸ１はこれらを混合（掛け算）し、ＳＩＮ（２ω１ｔ＋θ１）とＳＩＮθ１の２成分を主成分として出力する。
【００４７】
ミキサＭＸ１の出力はローパスフィルタＬＰＦ１に与えられる。ローパスフィルタＬＰ１は、ＳＩＮθ１のみ通過させる。このローパスフィルタＬＰ１の出力は、レベル信号として比較器Ｒ１に与えられる。比較器Ｒ１は、このレベル信号を、基準電圧発生部９から与えられた基準電圧Ｖｒ１と比較する。この比較器Ｒ１の出力が、温度制御回路ＴＥＣ１にフィードバックされる。
【００４８】
こうしてＣｈ１の周波数制御が実施されると、スイッチコントローラー５は次にＣｈ２の周波数制御を行なう。同様に、各チャネルの周波数制御が行なわれる。全チャネルについて周波数制御が行なわれた後は、再度Ｃｈ１に戻って周波数制御動作が繰り返される。メモリバッファ６は、その１周期の間、各チャネルの制御信号を記憶しておく。すなわちメモリバッファ６の内容は、あるチャネルについて次に周波数制御が行なわれる際に書き換えられる。周波数制御の実行には、ある程度の時間が必要とされるので、この時間を吸収するために、メモリバッファ６が必要である。以上の制御は、周波数変動が急激に生じることがなく、断続的な制御でも足りるという経験に基づく制御である。
【００４９】
以上のようにこの実施形態では、Ｐ１〜Ｐｎまでｎ個の位相差検出器に備えるミキサとローパスフィルタは、全てのチャネルで同一特性の部品であることに着目した。Ｒ１〜Ｒｎの比較器も同様、全てのチャネルで同一特性の部品である。そこで、これら共通部品に関しては全チャネルでスイッチ切り換えして共用するものである。この結果、部品点数を削減することができ、装置の低価格化に寄与することができる。
【００５０】
次に、この発明の第４の実施形態について、図６を用いて説明する。この実施形態でも、ＷＤＭ光通信用光源は、ｎ個の光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎを有する。ここで光源基板Ｃｈ１を例に説明すると、光源基板Ｃｈ１は、波長λ１の光を発生する光源ＬＤ１と、温度制御回路ＴＥＣ１とを搭載する。光源ＬＤ１から出射した波長λ１の光信号は、主信号として出力される。光源基板Ｃｈ１はさらに、光源ＬＤ１から出射した光信号の一部を取り出すカプラＣＰＬ１を搭載する。すなわち、第４の実施形態では主信号、そしてカプラＣＰＬ１により取り出された光信号はＣＷ光である。以下、光源基板Ｃｈ２〜Ｃｈｎも同様の構成を有する。
【００５１】
各光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎからカプラによって取り出された光信号は、光スイッチＳＷ５に与えられる。光スイッチＳＷ５は、それぞれの光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎから与えられた光信号の１つを選択し、これを外部変調器ＭＯＤに接続する。外部変調器ＭＯＤは、与えられたＣＷ光を振幅変調する。このため、外部変調器ＭＯＤには重畳信号発生回路Ｆｓが接続されている。
【００５２】
外部変調器ＭＯＤの出力は、次段の分散発生器２に与えられる。ここで波長分散された光信号は、次段の受光器３に与えられる。光信号は、受光器３で電気信号に変換され、この電気信号が増幅器４で増幅された後に、位相差検出器Ｐ１に与えられる。位相差検出器Ｐ１の構成は、第１ないし第２の実施形態におけると同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００５３】
位相差検出器Ｐ１の後段には、比較器Ｒ１が接続されている。この比較器Ｒ１には、基準電圧発生部９より、複数の基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎが与えられる。比較器Ｒ１の出力は、制御信号としていったんメモリバッファ６に与えられ、各々の光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎ上の温度制御回路ＴＥＣ１〜ＴＥＣｎにフィードバックされる。この動作は第３の実施形態において述べたと同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００５４】
この第４の実施形態においても、スイッチコントローラー５がスイッチの切り替えを行なう。すなわちスイッチコントローラ５は、Ｃｈ１の周波数制御を実施する場合、スイッチＳＷ５を光源基板Ｃｈ１に、スイッチＳＷ４を基準電圧Ｖｒ１に、それぞれ接続する。この結果、第３の実施形態におけると同様、各チャネル毎に周波数制御を行なうことができる。
【００５５】
この実施形態では、各チャネルのＣＷ光に振幅変調を行なうための外部変調器、および重畳信号発生回路Ｆｓまでもが共通化される。この結果、さらなる部品点数の削減が可能となる。また、光スイッチＳＷ５からメモリバッファ６までを１つのモジュールとして構成することができ、装置の小型化に寄与する。
【００５６】
次に、この発明の第５の実施形態について説明する。図７に、この実施形態のＷＤＭ光通信用光源のブロック図を示す。第５の実施形態のＷＤＭ光通信用光源は、構成の概略は第４の実施形態と同様である。ただし、重畳信号発生回路Ｆｓに、周波数コントローラー１０が接続されていることが異なる。また、重畳信号発生回路Ｆｓの発振周波数が可変であることが異なる。さらに、比較器Ｒ１には固定の基準電圧Ｖｒｅｆが印加されていることが異なる。さらに、この第５の実施形態以下では、複数の光源の波長が等間隔で配置されていること、あるいは一定グリッド間隔上において不等間隔で配置されていることが前提となる。これに対して第４の実施形態までの形態では、複数の波長相互間にこのような制約はない。
【００５７】
重畳信号発生回路Ｆｓは、周波数コントローラー１０から指示された周期の正弦波を、外部変調器ＭＯＤ１およびミキサＭＩＸ１に与える。以下、図８を用いて、この実施形態の動作を説明する。図８には、位相差検出器Ｐ１のＤＣ出力特性が説明されている。すなわち、図８の縦軸は位相差検出器Ｐ１の出力電圧を、横軸は各光源基板Ｃｈ１〜Ｃｈｎ上の光源ＬＤ１〜ＬＤｎの波長を表わしている。
【００５８】
分散発生器２の遅延特性の傾きをＡ（psec/nm）、各チャネルの光源の周波数の間隔をＢ（nm）とすれば、各チャネル間の遅延時間差Ｙ＝Ａ・Ｂ（psec）となる。また前述したように、ミキサＭＩＸ１には一定周期の正弦波が与えられているため、位相差検出器Ｐ１のＤＣ出力特性も図８に示すように周期関数となる。したがって、重畳信号の周波数を適切に設定することにより、重畳信号の周期Ｔｓと遅延時間差Ｙ（位相差検出器のＤＣ出力特性の周期）とを等しくすることができる。このとき、位相差検出器Ｐ１のＤＣ出力特性と基準電圧との交点間隔は、基準電圧Ｖｒｅｆがどのレベルであろうと一定のＢ（nm）となる。
【００５９】
この様子を、図８に示す。図８には、２種類の基準電圧Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２とを示してある。基準電圧がいずれの場合でも、位相差検出器Ｐ１のＤＣ出力特性と基準電圧との交点間隔が一定のＢ（nm）であることが理解されるであろう。この時の重畳信号の周波数Ｆｓは、次式（１）で表わすことができる。
Ｆｓ＝（１／Ｔｓ）＝（１／Ｙ）＝  １＊１０＾１２  ／  Ａ・Ｂ  （Ｈｚ）
式（１）
【００６０】
このように、第５の実施形態においては、重畳信号発生回路の発振周波数を可変とし、発振周波数を制御するための周波数コントローラーを設けた。そして重畳信号Ｆｓの周波数を、複数の光源の波長間隔と、分散発生器の群遅延特性および位相差検出特性の周期で定まる特定の周波数に設定した。これにより、各チャネルの波長制御過程において、比較器Ｒ１に与える基準電圧を共有することができる。さらに、多重する各光の波長間隔を変更しようとする場合、各光のための基準電圧を個別に設定し直さずとも、重畳信号の周波数を変えるだけでよい。
【００６１】
この第５の実施形態について、位相差検出器Ｐ１の別の例を図９に示す。図９（ａ）は、位相差検出器Ｐ１の別の例を示すブロック図であり、図９（ｂ）は、そのＤＣ出力特性である。
【００６２】
図８に示すＤＣ出力特性においては、基準電圧Ｖｒｅｆがどの値であっても、ＤＣ出力特性と基準電圧との交点間隔は一定となる。しかしながら、たとえば基準電圧がＶｒｅｆ２である場合、交点における変化量（傾き）が小さい。このような場合には位相差の検出感度が悪くなり、周波数制御の確度が低下するおそれがある。よって、この変形例においては、基準電圧のレベルにかかわらず制御の確度を一定にできるような構成を提供する。
【００６３】
すなわち、この変形例による位相差検出器Ｐ１は、バンドパスフィルタＢＰＦの後段にリミッタアンプＬＩＭ１を配置する。このリミッタアンプＬＩＭ１の出力が、ミキサＭＩＸ１に入力される。さらに位相差検出器Ｐ１は、重畳信号発生器Ｆｓの出力をリミッタアンプＬＩＭ２に入力する。そして、リミッタアンプＬＩＭ２の出力をミキサＭＩＸ１に与える。
【００６４】
これらリミッタアンプＬＩＭ１およびＬＩＭ２において、入力された正弦波はデューティー５０のパルス波に変換される。これらのパルス波がミキサＭＩＸ１に入力される。ミキサＭＩＸ１がこれらのパルス波を掛け算する結果、ミキサＭＩＸ１の出力は図９（ｂ）に示すような矩形波となる。これが位相差検出器Ｐ１の出力となる。したがって、基準電圧がどのレベルであっても、交点交点における変化量（傾き）が一定になる。よって、位相差の検出感度が一定となり、周波数制御の確度が確保される。
【００６５】
第５の実施形態のさらなる変型例について、図１０を用いて説明する。この変形例では、位相差検出器Ｐ１の後段に反転スイッチ１１が配置されている。そしてスイッチコントローラー５は、光スイッチＳＷ５とともに、反転スイッチ１１をも制御する。反転スイッチ１１は、ローパスフィルタＬＰＦの出力と基準電圧との出力側を切り替えるものである。また、この変型例においては、重畳信号発生回路Ｆｓの発振周波数をＦｓ／２と設定する。さらに、重畳信号発生回路Ｆｓの出力を、位相調整器１２を介してリミッタアンプＬＩＭ２に与える。位相調整器１２は、重畳信号発生回路Ｆｓの出力を一定時間だけ遅延させる。
【００６６】
一般に、発振周波数が低い発振器は構成が容易であるが、発振周波数が高くなるほど、発振器が高価になるとともに、発振器の構成も大きく複雑になる。そこで、この変型例では重畳信号の周波数を１／２とし、回路規模を抑制しようとするものである。以下、この変型例の動作を図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、位相差検出器Ｐ１のＤＣ出力特性を示す図であり、図１１（ｂ）は、反転スイッチ１１の動作を説明するための波形図である。
【００６７】
まず、基準電圧Ｖｒｅｆを、位相差検出電圧特性の振幅の真中となるように定める。これは、図１１（ａ）に１点鎖線で示した状態である。次に位相調整器１２によって、位相差検出電圧特性と基準電圧との交点とが、目的とする多重光波長と一致するように遅延量を調整する。これが図１１（ａ）に実線で示した状態である。
【００６８】
ここで、重畳信号発生器Ｆｓの周波数を１／２としたため、図１１（ａ）から理解されるように、位相差検出電圧が増加している領域で基準電圧Ｖｒｅｆと交差する点が奇数チャネルのための、位相差検出電圧が減少している領域で基準電圧Ｖｒｅｆと交差する点が偶数チャネルのための、それぞれ安定化点となる。そこで、奇数チャネルの場合と偶数チャネルの場合とで、温度制御回路ＴＥＣに与える制御信号を反転する必要が生じる。
【００６９】
したがってスイッチコントローラー５は、奇数番号の光源基板、すなわちＣｈ１、Ｃｈ３、Ｃｈ５・・・を外部変調器に接続する場合には、反転スイッチ１１をＡ側に接続する。一方、偶数番号の光源基板、すなわちＣｈ２、Ｃｈ４、Ｃｈ６・・・を外部変調器に接続する場合には、反転スイッチ１１をＢ側に接続する。
【００７０】
この結果、図１１（ｂ）に示すように、比較器Ｒ１の出力電圧が決定される。たとえば奇数チャネルの制御を行なう場合は、比較器Ｒ１の非反転入力には位相差検出器Ｐ１の出力が、比較器Ｒ１の反転入力には基準電圧が与えられる。ここで、たとえば光源ＬＤの出力周波数が安定化点より長波長側にずれている場合、比較器Ｒ１は正電圧を出力する（図１１（ｂ）参照）。これに対応して、温度制御回路ＴＥＣには負のフィードバックがされる。この結果、温度制御回路ＴＥＣは光源ＬＤ直下に配置されているペルチェ素子の温度を下げる。したがって光源ＬＤの発振周波数が上がり、波長が短くなる。
【００７１】
一方、奇数チャネルの制御において光源ＬＤの出力周波数が安定化点より短波長側にずれている場合、比較器Ｒ１は負電圧を出力する（図１１（ｂ）参照）。これに対応して、温度制御回路ＴＥＣには正のフィードバックがされる。この結果、温度制御回路ＴＥＣは光源ＬＤ直下に配置されているペルチェ素子の温度を上げる。したがって光源ＬＤの発振周波数が下がり、波長が長くなる。
【００７２】
これが偶数チャネルの制御を行なう場合は、前述したと逆になる。このように制御を行うことで、位相差検出器Ｐ１の出力である矩形波の増加側、減少側それぞれの領域を利用することができる。
【００７３】
この変型例では、矩形波の増加側、減少側それぞれの領域を利用することにより、重畳信号の周波数を１／２にすることができる。したがって、発振器の構成を簡易にできる。また、既存のシステムに対して反転スイッチを付加すれば、波長多重間隔を従前の１／２まで近接させることができる。言い換えれば、他の部分の構成を変えずに、従前の２倍の波長を多重するシステムとすることができる。
【００７４】
最後に、光源基板の別の構成を、図１２を用いて説明する。この構成は、光源ＬＤの後方放出光を利用するものである。すなわち各光源基板に搭載されている光源ＬＤは、フロント光およびバック光を放出する。フロント光は、そのまま主信号として出力される。
【００７５】
光源基板には、このバック光を集光するレンズが配置されている。このレンズにより集光されたバック光は、ファイバＦＢに結合される。このファイバＦＢが、光スイッチＳＷに導かれる。この構成によれば、カプラＣＰＬが不要になる。このため、主信号に損失が生じないという効果を得ることができる。また、光源ＬＤの後段にＬＮ変調器など偏波依存性のデバイスを接続する場合、カプラとして高価な定偏波型カプラを必要とするところ、この構成であれば問題とならない。
【００７６】
以上、波長分割多重光源について説明したが、この発明は波長分割多重光源に限定されるものではない。ｎ＝１の場合であっても上記と全く同様に適用可能である。また、以上の説明は、分散発生器としてサーキュレータとＣＦＢＧ２２を備える構成に限定して説明したが、この発明はこのような構成に限定されるものではない。波長分散特性を持つ素子であれば良く、例えば光通信ネットワーク中で発生する、波長分散を補償するために用いられる分散補償用ファイバで構成することも可能である。
【００７７】
さらに、重畳信号発生回路は、光源の出力を各チャネル毎に、予め定められた角速度（ω１〜ωｎ）の正弦波で強度変調する部分として説明したが、この予め定められた角速度の正弦波に限定するものではない。この強度変調は、光源の出力を各チャネル毎に識別できるマーカであればよい。例えば各チャネル毎に繰り返し周波数の異なるパルス信号であっても良い。ただし、この場合の位相検出器は、各チャネル毎に繰り返し周波数の異なるパルス信号の位置ずれを検出する必要がある。
【００７８】
光スイッチのチャネル数、そして基準電圧の数を、あらかじめ多目に設定しておけば、後に多重数を増やすことが容易である。また、多重化数の追加が容易にできるようになる。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明では分散発生器によって発生する遅延時間に基づいて、光源の出力波長を制御する。このため、光源の波長を櫛歯状にとびとびに選択する必要がなく、連続的、かつ任意に選択することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるＷＤＭ光通信用光源のブロック図である。
【図２】分散発生器の構成及び原理について説明する図である。
【図３】この発明の第２の実施形態によるＷＤＭ光通信用光源のブロック図である。
【図４】この発明の第３の実施形態によるＷＤＭ光通信用光源のブロック図である。
【図５】第３の実施形態の詳細について示す図である。
【図６】この発明の第４の実施形態によるＷＤＭ光通信用光源のブロック図である。
【図７】この発明の第５の実施形態によるＷＤＭ光通信用光源のブロック図である。
【図８】位相差検出器の出力特性を示す図である。
【図９】位相差検出器の別の例および出力特性を示すブロック図である。
【図１０】第５の実施形態の変型例について示す図である。
【図１１】図１０に示す変型例の動作を説明する図である。
【図１２】光源基板の別の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  合波器
２  分散発生器
３  受光器
４  増幅器
５  スイッチコントローラ
６  メモリバッファ
１０  周波数コントローラ
１１  反転スイッチ
ＢＰＦ１〜ＢＰＦｎ  バンドパスフィルタ
Ｃｈ１〜Ｃｈｎ  光源基板
ＣＰＬ１〜ＣＰＬｎ  カプラ
ＤＳ１〜ＤＳｎ  変調器ドライバ
ＬＤ１〜ＬＤｎ  光源
ＬＰＦ１〜ＬＰＦｎ  ローパスフィルタ
ＭＩＸ１〜ＭＩＸｎ  ミキサ
ＭＯＤ１〜ＭＯＤｎ  外部変調器
Ｐ１〜Ｐｎ  位相差検出器
Ｒ１〜Ｒｎ  比較器
ＴＥＣ１〜ＴＥＣｎ  温度制御回路
Ｖｒ１〜Ｖｒｎ  基準電圧
【図１】
0003699854.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003699854.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003699854.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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