(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の高周波信号を発生する高周波発生器と、
前記高周波信号に従って外部から入力された光を変調し、等しい周波数間隔で並ぶスペクトル成分を有する光パルスを生成する第１の電界吸収型光変調器と、
前記光パルスを増幅する半導体光増幅器と、
前記高周波信号に従って増幅後の光パルスを通過・遮断する第２の電界吸収型光変調器とを備え、
半導体光増幅器の両端にそれぞれ第１及び第２の電界吸収型光変調器が集積化され、これらに対して半導体光増幅器中の光の伝播速度と速度整合が取られている電極が少なくともその両端において第１及び第２の電界吸収型光変調器に接続する如く形成され、該電極を介して第１及び第２の電界吸収型光変調器に高周波信号が印加されている
ことを特徴とする多波長発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信や光計測の分野において利用される多波長発生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
等しい周波数間隔で並ぶスペクトル成分を有する光を発生する光源は、光通信において波長分割多重伝送の多波長光源や、光計測において光周波数コムとして光周波数測定等に使われている。
【０００３】
そのようなスペクトル成分を有する光を発生する光源としては、モードロックレーザ、位相変調器により発生させたサイドバンド光等がある。しかし、これらの光源では、光強度が各スペクトル成分に分配されるため、１つのスペクトル成分の光強度は小さくなってしまう。光通信や光計測への応用上、各スペクトル成分の光強度は大きいほうが好ましいため、光増幅器を用いてこれらの光源からの光を増幅し、光強度を上げていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したように、光増幅器を用いて光強度を上げると、光増幅器から発せられる自然放出光が出力光に付加されてしまうため、出力光の信号対雑音比が劣化することを避けられなかった。
【０００５】
本発明は、等しい周波数間隔で並ぶスペクトル成分を有し、各スペクトル成分とも光強度が大きく、かつ信号対雑音比が良好である光を発生し得る多波長発生器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、等しい周波数間隔で並ぶスペクトル成分を有し、そのスペクトル成分の相対的な位相関係が揃っているような光パルスを用い、その出力光強度を光増幅器において増幅した後、光増幅器からの出力を光ゲートにより光パルスの存在する時間のみ取り出すことにより、信号対雑音比の劣化を抑え、出力光強度の大きい多波長発生器を得ることを特徴とする。
【０００７】
おおもとの光源が、等しい周波数間隔ｆで並ぶスペクトル成分を有し、そのスペクトル成分の相対的な位相関係が揃っている場合、その光出力波形はパルス状になる。また、そのパルスは周期１／ｆで繰り返される。また、パルスの繰り返し周期に比べ、パルスの時間幅が小さいものを用いる。
【０００８】
光強度を上げるために、この光出力を光増幅器に入射させる。各スペクトル成分は増幅され、光強度が上がる。しかし、光増幅器から発せられる自然放出光が雑音として加わるため、光増幅器から出力される光の信号対雑音比は劣化する。
【０００９】
そこで、光増幅器からの出力を光ゲートに入射させる。光ゲートは制御信号によりその透過率を大きく変化させるものである。光増幅器からの出力光はパルス状であり、この光パルスのみ光ゲートを透過させるため、光パルスの光ゲートへの入射時刻と光ゲートの透過率が大きくなる時刻とが一致し、かつ光パルスの時間幅と光ゲートの透過率が大きくなっている時間とが等しくなるように光ゲートを制御する。
【００１０】
このようにすると、光パルスのない時刻では光ゲートの透過率が低いので、光は透過しない。従って、この間は光増幅器で付加された自然放出光が除去される。一方、光パルスが入射する時刻では、光ゲートの透過率は大きくなっているので、光パルスはそのまま透過する。
【００１１】
その結果、光ゲートからの出力光は、各スペクトル成分の光強度が増加している。また、雑音源となる自然放出光は光ゲートにより光パルスの無い時刻は除去されている。光パルス幅に比べ、光パルスの繰り返し周期が大きいので、光ゲートはほとんどの時間において透過率が低くなっており、ほとんどの自然放出光はスペクトル上で一様に除去できる。従って、信号対雑音比の劣化はほとんど無い。このようにして、信号対雑音比の良好な、光強度の大きい多波長発生器の実現が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は多波長発生器の第１の参考例を示すもので、図中、１は光源、２は高周波発生器、３は光パルス生成器、４は光増幅器、５は光ゲート、６は位相比較器、７，８は位相調整器である。
【００１３】
レーザダイオード等の光源１からの光（連続光）は、高周波発生器２で発生した周波数ｆの正弦波電圧が印加された光パルス生成器３に入射する。光パルス生成器３からは高周波発生器２より印加された正弦波状の電圧により繰り返し周期１／ｆのパルス状の光出力が得られる。得られた光パルスはスペクトル上で見ると光周波数間隔ｆで等間隔に並んだ多数のスペクトルからなっている。
【００１４】
光パルス生成器３により生成されたパルス光は光増幅器４により増幅される。光増幅器４を通過後、各スペクトルの光強度は増幅され、高強度のスペクトルが得られる。
【００１５】
増幅された光は光ゲート５に入射する。光ゲート５は高周波発生器２により周波数ｆの正弦波電圧が印加されている。印加正弦波電圧の位相と光ゲート５に入射する光パルスの位相とを位相比較器６で比較し、光パルスが入射するのと同時刻に光ゲート５の透過率が最大になるように、印加正弦波電圧の位相と光パルスの位相を位相調整器７，８で調整する。光ゲート５は光増幅器４で増幅された光パルスが光ゲート５に入射している時刻のみ光を透過し、それ以外の時刻では光を透過しないので、光増幅器４からの自然放出光の大部分はスペクトル上で一様に除去される。
【００１６】
これにより、光増幅器４からの自然放出光が除去され、結果として信号対雑音比の良好な、光周波数間隔ｆで等間隔に並んだ多数のスペクトルが得られる。
【００１７】
各スペクトルの光強度は、光パルス生成器のみを用いて多波長発生器を構成した場合に比べ、光増幅器の利得から光ゲートの透過時の損失を引いた分だけ増加している。従って、等間隔に並んだ多数のスペクトルからなり、信号対雑音比の良好な高出力の多波長発生器が構成できる。
【００１８】
図２は多波長発生器の第２の参考例を示すもので、図中、１１は光源、１２は高周波発生器、１３は光ゲート、１４は光増幅器、１５は光戻し手段、１６は位相比較器、１７は位相調整器である。
【００１９】
レーザダイオード等の光源１１からの光（連続光）は、高周波発生器１２で発生した周波数ｆの正弦波電圧が印加された光ゲート１３に入射する。光ゲート１３からは高周波発生器１２より印加された正弦波状の電圧により繰り返し周期１／ｆのパルス状の光出力が得られる。得られた光パルスはスペクトル上で見ると光周波数間隔ｆで等間隔に並んだ多数のスペクトルからなっている。
【００２０】
光ゲート１３により生成されたパルス光は光増幅器１４により増幅される。光増幅器１４を通過後、各スペクトルの光強度は増幅され、高強度のスペクトルが得られる。
【００２１】
増幅された光は、コーナーキューブ、反射鏡あるいは光ファイバ等の光戻し手段１５により元の方向に戻され、光増幅器１４を経由して再び光ゲート１３に入射する。
【００２２】
光ゲート１３への印加正弦波電圧の位相と光ゲート１３に入射する光パルスの位相とを位相比較器１６で比較し、光ゲート１３の透過率が最大になる時に光ゲート１３に光パルスが入射するよう、光パルスの位相を位相調整器１７で調整する。光ゲート１３は光増幅器１４で増幅された光パルスが光ゲート１３に入射している時刻のみ光を透過し、それ以外の時刻では光を透過しないので、光増幅器１４からの自然放出光の大部分はスペクトル上で一様に除去される。
【００２３】
この場合、パルス生成と増幅後のゲーティングが、同一の光ゲートで行われるため、光パルス波形と同一の形状で増幅後の光パルスを切り出すことができる。
【００２４】
これにより、光増幅器１４からの自然放出光が除去され、結果として信号対雑音比の良好な、光周波数間隔ｆで等間隔に並んだ多数のスペクトルが得られる。
【００２５】
各スペクトルの光強度は、光ゲートのみを用いて多波長発生器を構成した場合に比べ、光増幅器の利得から光ゲートの透過時の損失を引いた分だけ増加している。従って、等間隔に並んだ多数のスペクトルからなり、信号対雑音比の良好な、高出力の多波長発生器が構成できる。
【００２６】
図３は本発明の多波長発生器の実施の形態の一例を示すもので、図中、２１は高周波発生器、２２，２３は第１，第２の電界吸収型光変調器、２４は半導体光増幅器、２５は進行波型電極、２６，２７は無反射膜、２８は終端抵抗である。
【００２７】
半導体光増幅器２４の両端に第１の電界吸収型光変調器２２と第２の電界吸収型光変調器２３が集積されている。また、これらの集積素子の上には進行波型電極２５が形成され、集積素子の両端には無反射膜２６，２７が形成されている。
【００２８】
進行波型電極２５は進行波構造となっており、印加された高周波信号はまず、第１の電界吸収型光変調器２２を変調した後、電極を進行し、第２の電界吸収型光変調器２３を変調する。この時、通過する光と電極上を進む高周波変調信号は速度整合が取られている。また、進行波型電極２５の片側は終端抵抗２８が接続されている。
【００２９】
外部からの光（連続光）は、集積素子の第１の電界吸収型光変調器２２側の端面から入射する。入射端側の第１の電界吸収型光変調器２２は高周波発生器２１よりの周波数ｆの正弦波電圧で変調されている。第１の電界吸収型光変調器２２の消光特性が非線型なため、光は繰り返し周期１／ｆでパルス状に切り出される。この時、得られた光パルスはスペクトル上でみると、光周波数間隔ｆで等間隔に並んだ多数のスペクトルからなっている。光パルスは半導体光増幅器２４を通過し、増幅される。
【００３０】
出力端側の第２の電界吸収型変調器２３には、やはり周波数ｆの正弦波変調がかけられるが、電気正弦波変調信号と光パルスは速度整合が取られているため、光パルスがちょうど出力端側の第２の電界吸収型光変調器２３に到達するのと同時刻に損失が最小になり、結果として光パルスのみ通過することができ、半導体光増幅器２４で付加された自然放出光の大部分はスペクトル上で一様に除去される。
【００３１】
これにより、半導体光増幅器２４からの自然放出光が除去され、結果として信号対雑音比の良好な、光周波数間隔ｆで等間隔に並んだ多数のスペクトルが得られる。
【００３２】
図４は多波長発生器の第３の参考例を示すもので、３１は高周波発生器、３２は電界吸収型光変調器、３３は半導体光増幅器、３４は無反射膜、３５は高反射膜、３６は光サーキュレータである。
【００３３】
これは本発明の実施の形態の一例を透過型ではなく反射型で実現するものである。
【００３４】
電界吸収型光変調器３２と半導体光増幅器３３が光の導波方向に集積されている。また、これらの集積素子の電界吸収型光変調器３２側の端面には無反射膜３４が形成され、集積素子の半導体光増幅器３３側の端面は高反射膜３５が形成されている。半導体光増幅器３３はその中を光パルスが往復し、再び電界吸収型変調器３２に到達するまでの時間がちょうど光パルスの繰り返し周期の整数倍になるように長さを調整してある。
【００３５】
外部からの光（連続光）は光サーキュレータ３６を通り、集積素子の電界吸収型光変調器３２側の端面から入射する。電界吸収型光変調器３２は高周波発生器１０よりの周波数ｆの正弦波電圧で変調されている。電界吸収型光変調器３２の消光特性が非線型なため、第３の実施の形態と同様に、光は繰り返し周期１／ｆのパルス状に切り出される。この時、得られた光パルスはスペクトル上でみると、光周波数間隔ｆで等間隔に並んだ多数のスペクトルからなっている。
【００３６】
電界吸収型光変調器３２を通過した光は半導体光増幅器３３を通過し、高反射膜３５で反射され、半導体光増幅器３３を経由して、再び電界吸収型光変調器３２に入射する。半導体光増幅器３３には電流が注入されており、利得を有しているので、光がこの中を通過すると光強度が増幅される。また、半導体光増幅器３３により自然放出光が付加される。
【００３７】
パルス光が再び電界吸収型光変調器３２に入射するまでの時間は光パルスの繰り返し周期の整数倍になっているので、パルス光が再び電界吸収型光変調器３２に入射する時には透過率が最大になっている。従って、光パルスのみが電界吸収型光変調器３２を通過し、光パルスがない時刻の自然放出光は除去される。得られた光は光サーキュレータ３６を通って出力される。
【００３８】
これにより、半導体光増幅器３３からの自然放出光の大部分がスペクトル上で一様に除去され、結果として信号対雑音比の良好な、光周波数間隔ｆで等間隔に並んだ多数のスペクトルが得られる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光増幅器により付加される自然放出光の大部分をスペクトル上で一様に除去でき、信号対雑音比に優れた各スペクトル強度の大きい光出力を得ることができる。
【００４０】
また、第１の参考例では、個別の光部品を組み合わせることで、光強度、スペクトル成分等を任意に組み合わすことが可能である。
【００４１】
また、第２の参考例では、光パルスの生成とゲーティングが同一の光ゲートで行われるので、高周波で動作させる光部品数が削減される。また、ゲーティングが光パルス波形と同一の波形で行われるので、光パルスのみを理想的に切り出すことができる。
【００４２】
また、本発明の実施の形態及び第３の参考例では、構成部品がモノリシック集積されており、小型で取り扱いが容易である。
【００４３】
さらにまた、本発明の実施の形態では、光の入力側と出力側が別のため、使用が容易であり、第３の参考例では、電界吸収型光変調器が１個で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】  多波長発生器の第１の参考例を示す構成図
【図２】  多波長発生器の第２の参考例を示す構成図
【図３】  本発明の多波長発生器の実施の形態の一例を示す構成図
【図４】  多波長発生器の第３の参考例を示す構成図
【符号の説明】
１，１１：光源、２，１２，２１，３１：高周波発生器、３：光パルス生成器、４，１４：光増幅器、５，１３：光ゲート、６，１６：位相比較器、７，８，１７：位相調整器、２２，２３，３２：電界吸収型光変調器、２４，３３：半導体光増幅器、２５：進行波型電極、２６，２７，３４：無反射膜、２８：終端抵抗、３５：高反射膜、３６：光サーキュレータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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