(57)【要約】【課題】  雑音信号を最小化させたり、使用される要求仕様による雑音信号の制御を可能にすることで、高速伝送に使用するのに適した注入ロッキング型光源を提供する。【解決手段】  インジェクションシードを通してシード光を受けて、波長ロックされた光を伝送光として出力するＴＸ送信部を含む注入ロッキング型光源において、前記インジェクションシードは、広帯域光源と、前記広帯域光源を受けて、これをシード光フィルターに伝達するシードサーキュレータと、前記シードサーキュレータを通過した広帯域光源のうち所望の波長帯域の光のみを通過させるシード光フィルターと、前記シード光フィルターを通過した特定の波長帯域の光を受けて、波長ロックされた光を変調なしに一定のパワーで前記シード光フィルターに出力する注入光源とを含んで構成され、前記シード光フィルターは、前記注入光源から出力される波長ロックされた光を受けて、これを前記シードサーキュレータに出力し、前記シードサーキュレータは、これを受けて前記シード光として出力することを特徴とする注入ロッキング型光源を構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクションシードを通してシード光を受けて、波長ロックされた光を伝送光として出力するＴＸ送信部を含む注入ロッキング型光源において、
前記インジェクションシードは、広帯域光源と、前記広帯域光源を受けて、これをシード光フィルターに伝達するシードサーキュレータと、前記シードサーキュレータを通過した広帯域光源のうち所望の波長帯域の光のみを通過させるシード光フィルターと、前記シード光フィルターを通過した特定の波長帯域の光を受けて、波長ロックされた光を変調なしに一定のパワーで前記シード光フィルターに出力する注入光源と、を含んで構成され、
前記シード光フィルターは、前記注入光源から出力される波長ロックされた光を受けて、これを前記シードサーキュレータに出力し、前記シードサーキュレータは、これを受けて前記シード光として出力することを特徴とする注入ロッキング型光源。
【請求項２】
前記ＴＸ送信部は、前記シード光を受けて、これをＴＸ光フィルターに伝達するＴＸサーキュレータと、前記ＴＸサーキュレータを通して入力されるシード光のうち所望の波長帯域の光のみを通過させるＴＸ光フィルターと、前記ＴＸ光フィルターを通過した特定の波長帯域の光を受けて、波長ロックされた光を前記ＴＸ光フィルターに出力し、このときに出力される光パワーを直接変調できるＴＸ光源と、を含んで構成され、
前記ＴＸ光フィルターは、前記ＴＸ光源から出力される波長ロックされた光を受けて、これを前記ＴＸサーキュレータに出力し、前記ＴＸサーキュレータは、これを受けて前記伝送光として出力することを特徴とする請求項１に記載の注入ロッキング型光源。
【請求項３】
前記インジェクションシードと前記ＴＸ送信部との間には、前記インジェクションシードと同一の構成を有し、前記インジェクションシードの前記シードサーキュレータから出る出力光を受けて、波長ロックされた光を出力するサブシードを含み、
前記ＴＸ送信部は、前記サブシードのサーキュレータから出力される光をシード光として受けることを特徴とする請求項１に記載の注入ロッキング型光源。
【請求項４】
前記サブシードと前記ＴＸ送信部との間には、前記サブシードと同一の構成を有し、前記サブシードのサーキュレータから出る出力光を受けて、波長ロックされた光を出力する副サブシードを含み、
前記ＴＸ送信部は、前記副サブシードのサーキュレータから出力される光をシード光として受けることを特徴とする請求項３に記載の注入ロッキング型光源。
【請求項５】
前記インジェクションシードの注入光源がファブリ・ペローレーザーダイオード（ＦＰ ＬＤ）や反射型半導体光増幅器（ＲＳＯＡ）であることを特徴とする請求項１に記載の注入ロッキング型光源。
【請求項６】
前記ＴＸ光源がファブリ・ペローレーザーダイオード（ＦＰ ＬＤ）または反射型半導体光増幅器（ＲＳＯＡ）であることを特徴とする請求項１に記載の注入ロッキング型光源。
【請求項７】
前記インジェクションシードの前記シードサーキュレータと前記ＴＸ送信部との間に光増幅器がさらに設置されることを特徴とする請求項１に記載の注入ロッキング型光源。
【請求項８】
前記サブシードと前記ＴＸ送信部との間に光増幅器がさらに設置されることを特徴とする請求項３に記載の注入ロッキング型光源。
【請求項９】
前記副サブシードと前記ＴＸ送信部との間に光増幅器がさらに設置されることを特徴とする請求項４に記載の注入ロッキング型光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重方式の光通信用光源に関するもので、特に、ギガ級の高速通信のために雑音信号を最小化できる注入ロッキング型光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
急増する通信需要を効果的に収容するために、波長分割多重方式の光伝送装置の導入が急速に拡大されている。このような波長分割多重方式の光伝送装置において、送信端と受信端とを連結する各チャネルが光信号の波長別に区分されるので、送信端で使用される光源の出力波長が安定的であるべきで、隣接したチャネルとの干渉が最小化されるべきである。
【０００３】
図１は、光伝送装置の送信端で光源として使用される従来の注入ロッキング型光源を説明するための図である。図１を参照すると、シード光１０ａとして広帯域光源１０が使用され、シード光１０ａはＴＸサーキュレータ２０に入力される。ＴＸサーキュレータ２０に入力されるシード光１０ａはＴＸ光フィルター３０に伝達され、ＴＸ光フィルター３０は、これを波長帯域別λ１〜λｎにフィルタリングしてＮ個のチャネル数だけ通過させる。ＴＸ光源４０は、ＴＸ光フィルター３０を通過した光３０ａを受けて、波長ロックされた光３０ｂを出力する。ＴＸ光フィルター３０は、ＴＸ光源４０から出力される波長ロックされた光３０ｂを受けて、これをＴＸサーキュレータ３０に出力し、ＴＸサーキュレータ３０は、これを受けて伝送光２１として出力する。
【０００４】
シード光１０ａは、フィルタリングされる前の状態であり、広い範囲の波長スペクトラム１２を有する。しかしながら、ＴＸ光フィルター３０を通過してＴＸ光源４０に入力される光３０ａは、その波長スペクトラム３２ａを見ると、各チャネルごとに特定の波長帯域を有し、オシロスコープ波形３４ａを見ると、Ｗ１だけのノイズ大きさ（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｎｏｉｓｅ、ＲＩＮ）を有する。
【０００５】
ＴＸ光源４０としては、ファブリ・ペローレーザーダイオード（Ｆａｂｒｙ−ｐｅｒｏｔ  ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ、ＦＰ  ＬＤ）や反射型半導体光増幅器（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＲＳＯＡ）が使用されるが、図２は、このようなレーザーダイオードや半導体光増幅器の利得曲線を説明するためのグラフである。図２に示すようなレーザーダイオードや半導体光増幅器の飽和特性のために、入力ノイズより出力ノイズが小さくなる。
【０００６】
ＴＸ光源４０としてＲＳＯＡを使用し、これを電流の強さを通して直接変調してオン（１レベル）／オフ（０レベル）にする場合、波長ロックされた光３０ｂの波長スペクトラム３２ｂとオシロスコープ波形３４ｂを見ると、‘１レベル（オン状態）'でのノイズ大きさ（Ｗ２）は、図２に基づいて説明したレーザー飽和特性のためにＷ１より減少する。しかしながら、このような減少程度が充分でないので、図３に基づいて説明したように、チャネル数を増加させるのに限界があり、超高速通信に使用するには限界がある。ＴＸ光源４０としてＦＰ  ＬＤを使用する場合にも、類似した波長スペクトラム３２ｂ'が得られる。
【０００７】
図３は、チャネル数によるノイズの特性を説明するための図で、図３の（ａ）は、３２チャネルである場合を示し、図３の（ｂ）は、１６チャネルである場合の波長ロックされた光の波長スペクトラム３２ｂ及びオシロスコープ波形３４ｂを示した図である。
【０００８】
波長帯域幅ｔ２，ｔ２'が大きくなると、周波数のノイズ成分Ｗ２，Ｗ２'が小さくなる。すなわち、波長帯域幅ｔ２が０．４nmであるときのＷ２よりも、波長帯域幅ｔ２'が０．８nmであるときのＷ２'が小さい。したがって、ノイズ成分を減少させるためには、波長帯域幅ｔ２，ｔ２'が増加すべきであり、図３の（ａ）の場合よりも、図３の（ｂ）の場合が好ましい。すなわち、３２チャネルよりも１６チャネルである場合が好ましい。したがって、従来には、ノイズ成分を減少させて高速伝送を行うために、チャネル数を減少させたり、光フィルター（ＡＷＧ）を取り替えるべきであるという短所がある。
【０００９】
また、上述した従来の注入ロッキング型光源には、次のような問題があった。
【００１０】
１．伝送速度が増加する場合、伝送速度によって受信端に影響を及ぼす光パワーの大きさが増加すべきで（受信感度が増加すべきで）、これは、送信部の光パワーの増加を意味する。そのためには、一般的に、送信部の光源の電流のみを最大限界値以下から最大限に増加させるとよいが、従来の注入ロッキング型光源を使用する構造の場合、シード光として使用する広帯域光源１０の出力も一緒に高めるべきであり、この場合、広帯域光源１０の出力を高めることが非常に難しい。出力を高めるために光増幅器を設置するとしても、広帯域光源１０の波長スペクトラム１２が非常に広いので、使用しない全ての波長領域が一緒に増幅されてしまい、効率が低下する。
【００１１】
２．広帯域光源１０が光フィルター３０によって波長分割されてＴＸ光源４０に印加される場合、広帯域光源１０の物理的な特性上、入力光３０ａの雑音特性が非常に不良になり、このような信号を用いてＴＸ光源４０を波長ロッキング方法で変調する場合、波長ロックされた光３０ｂの出力信号の雑音特性も不良になる。
【００１２】
このような雑音特性は、ほとんど全ての周波数帯域にかけて存在しており、一般的に、受信端では、伝送速度によって最適の帯域（一般的に伝送周波数の６０〜７０％）で電気的なフィルタリングを行い、ある程度の雑音成分を信号の歪曲なしに除去し、きれいな受信信号を得るようになる。その結果、低速（１００Ｍｂｐｓ級）のシステムでは何らの問題もないが、高速（１Ｇｂｐｓ以上）のシステムでは、フィルタリングすべき帯域がより広くなるので（約１０倍以上）、その分だけ雑音成分に対するフィルタリングも小さくなり、伝送品質に大きな影響を及ぼすようになる。これを解決するためには、波長分割帯域の幅を増加させ、図３に基づいて説明したように、注入光源の雑音成分を減少させるとよいが、その場合、システムによって使用可能なチャネル数が減少してしまい、システムの価格が上昇するようになる。
【００１３】
また、波長分割帯域幅が広くなる場合、伝送信号の波長帯域も広くなり、色分散によって到達可能な伝送距離がこれに反比例して減少するようになる。このような色分散による伝送距離の限界は、特にギガ級の伝送速度で大きな問題となる。このような問題は、使用される素子の最適化や仕様向上のみでは解決がほぼ不可能であり、構造的な面で物理的な限界を有するようになる。特に、それ以上の伝送速度（２．５Ｇｂｐｓや１０Ｇｂｐｓ）や伝送距離では適用が不可能になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする技術的課題は、雑音信号を最小化させたり、使用される要求仕様による雑音信号の制御を可能にすることで、上述した問題点を解決し、高速伝送に使用するのに適した注入ロッキング型光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した技術的課題を達成するための本発明に係る注入ロッキング型光源は、インジェクションシードを通してシード光を受けて、波長ロックされた光を伝送光として出力するＴＸ送信部を含む注入ロッキング型光源として、前記インジェクションシードは、広帯域光源と、前記広帯域光源を受けて、これをシード光フィルターに伝達するシードサーキュレータと、前記シードサーキュレータを通過した広帯域光源のうち所望の波長帯域の光のみを通過させるシード光フィルターと、前記シード光フィルターを通過した特定の波長帯域の光を受けて、波長ロックされた光を変調なしに一定のパワーで前記シード光フィルターに出力する注入光源とを含んで構成され、前記シード光フィルターは、前記注入光源から出力される波長ロックされた光を受けて、これを前記シードサーキュレータに出力し、前記シードサーキュレータは、これを受けて前記シード光として出力することを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記ＴＸ送信部は、前記シード光を受けて、これをＴＸ光フィルターに伝達するＴＸサーキュレータと、前記ＴＸサーキュレータを通して入力されるシード光のうち所望の波長帯域の光のみを通過させるＴＸ光フィルターと、前記ＴＸ光フィルターを通過した特定の波長帯域の光を受けて、波長ロックされた光を前記ＴＸ光フィルターに出力し、このときに出力される光パワーを直接変調できるＴＸ光源とを含んで構成され、この場合、前記ＴＸ光フィルターは、前記ＴＸ光源から出力される波長ロックされた光を受けて、これを前記ＴＸサーキュレータに出力し、前記ＴＸサーキュレータは、これを受けて前記伝送光として出力する。
【００１７】
前記インジェクションシードと前記ＴＸ送信部との間には、前記インジェクションシードと同一の構成を有し、前記インジェクションシードのシードサーキュレータから出る出力光を受けて、波長ロックされた光を出力するサブシードをさらに含むことができ、この場合、前記ＴＸ送信部は、前記サブシードのサーキュレータから出力される光をシード光として受ける。
【００１８】
前記サブシードと前記ＴＸ送信部との間には、前記サブシードと同一の構成を有し、前記サブシードのサーキュレータから出る出力光を受けて、波長ロックされた光を出力する副サブシードをさらに含むことができ、この場合、前記ＴＸ送信部は、前記副サブシードのサーキュレータから出力される光をシード光として受ける。
【００１９】
前記インジェクションシードの注入光源としてはＦＰ ＬＤやＲＳＯＡを使用することができる。
【００２０】
前記ＴＸ光源としてはＦＰ ＬＤまたはＲＳＯＡを使用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、ＴＸ送信部に提供されるシード光１１０ａの光パワー雑音信号が従来よりも小さくなるので、その結果、ＴＸ送信部から最終的に出る伝送光２１の雑音信号も小さくなる。したがって、本発明は、高速通信に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】光伝送装置の送信端で光源として使用される従来の注入ロッキング型光源を説明するための図である。
【図２】レーザーダイオードの利得曲線を説明するためのグラフである。
【図３】チャネル数によるノイズの特性を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る注入ロッキング型光源を説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る注入ロッキング型光源を説明するための図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る注入ロッキング型光源を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な各実施例を添付された図面に基づいて詳細に説明する。下記の各実施例は、本発明の内容を理解するために提示されたものに過ぎなく、当分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内で多様な変形が可能であろう。したがって、本発明の権利範囲は、これら実施例によって限定されるものとして解析されてはならない。
【実施例１】
【００２４】
図４は、本発明の第１実施例に係る注入ロッキング型光源を説明するための図である。本発明に係る注入ロッキング型光源は、インジェクションシード１００とＴＸ送信部に区分される。前記ＴＸ送信部は、インジェクションシード１００を通してシード光１１０ａを受けて、ＴＸ光源４０から出る波長ロックされた光を伝送光２１として出力する。
【００２５】
前記ＴＸ送信部は、図１の場合と同様に、シード光１１０ａを受けて、これをＴＸ光フィルター３０に伝達するＴＸサーキュレータ２０と、ＴＸサーキュレータ２０を通して入力されるシード光のうち所望の波長帯域の光のみを通過させるＴＸ光フィルター３０と、ＴＸ光フィルター３０を通過した特定の波長帯域の光を受けて、波長ロックされた光３０ｂをＴＸ光フィルター３０に出力し、このときに出力される光パワーを直接変調できるＴＸ光源４０とを含んで構成される。ＴＸ光フィルター３０は、ＴＸ光源４０から出力される波長ロックされた光３０ｂを受けて、これをＴＸサーキュレータ２０に出力し、ＴＸサーキュレータ２０は、これを受けて伝送光２１として出力する。
【００２６】
図１との差異点は、シード光１１０ａの波長スペクトラム１１２が図１の波長スペクトラム１２のように広い波長帯域を有するのでなく、チャネル別に狭い波長帯域を有することにある。
【００２７】
インジェクションシード１００は、広帯域光源１１０と、広帯域光源１１０を受けて、これをシード光フィルター１３０に伝達するシードサーキュレータ１２０と、シードサーキュレータ１２０を通過した広帯域光源のうち所望の波長帯域の光のみを通過させるシード光フィルター１３０と、シード光フィルター１３０を通過した特定の波長帯域の光を受けて、波長ロックされた光を一定のパワー（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ、ＡＰＣ）でシード光フィルター１３０に出力する注入光源１４０とを含んで構成される。
【００２８】
シード光フィルター１３０は、注入光源１４０から出力される波長ロックされた光を受けて、これをシードサーキュレータ１２０に出力し、シードサーキュレータ１２０は、これを受けてシード光１１０ａとして前記ＴＸ送信部に出力する。
【００２９】
シード光１１０ａは、広帯域光源１１０によって波長ロック及び利得飽和された光として、シード光フィルター１３０によってフィルタリングされるので、波長スペクトラム１１２を見ると、チャネル別に狭い波長帯域を有する。このように、従来は、ＴＸサーキュレータ２０に広い波長帯域を有する広帯域光源１０がシード光１０ａとして入力されるが、本発明の場合は、チャネル別に狭い波長帯域を有する光がシード光１１０ａとして入力される。
【００３０】
また、インジェクションシード１００において、広帯域光源１１０の波長分割された信号１３０ａは、物理的な特性上、分割帯域によって決定される雑音を有するが、このような光信号１３０ａが注入光源１４０に注入されて波長ロックされる場合、適切な駆動電流の制御（ＡＰＣ）によって利得飽和領域で動作するように調節可能である。したがって、参照番号１３４ａよりノイズ成分の小さい参照番号１３４ｂが出力される。したがって、図１のように広帯域光源１０をシード光１０ａとして使用する場合に比べて、シード光１１０ａの雑音が著しく減少するようになる。
【００３１】
したがって、各チャネルによるＴＸ光源４０に入力される光３０ａのノイズ成分は、同一の光源及びその他の光学素子を使用するという条件で図１及び図４のオシロスコープ波形３４ａを比較したとき、図４の場合がより小さくなり、それによって、ＴＸ光源４０から出力される波長ロックされた光３０ｂのノイズ成分も、図１及び図４のオシロスコープ波形３４ｂを比較したとき、図４の場合がより小さくなる。
【００３２】
上記のように、シード光１１０ａは、従来の場合に比べて既に雑音特性の向上した状態で前記ＴＸ送信部に供給されるので、ＴＸ光源４０で変調される場合、従来より雑音特性の向上した出力を得ることができる。これは、ギガ級の高速システムにも伝送問題なしに適用されることを意味する。
【実施例２】
【００３３】
図５は、本発明の第２実施例に係る注入ロッキング型光源を説明するための図である。図４との差異点は、インジェクションシード１００が同一の構成を有する複数個のシードブロック１００ａ，１００ｂ，１００ｃからなることにある。第１シードブロック１００ａは、図４のような過程を経て光信号を出力し、その下側に直列的に位置する第２シードブロック（サブシード）１００ｂは、第１シードブロック１００ａから出る出力信号を入力信号として受け入れる。そして、第３シードブロック（副サブシード）１００ｃは、第２シードブロック１００ｂから出る出力信号を入力信号として受け入れて、これをシード光１１０ａとして前記ＴＸ送信部に出力する。
【００３４】
このように多段階過程を経ると、シードサーキュレータ１２０から隣接するシードサーキュレータ２２０，３２０に出力される光の雑音成分が徐々に減少するようになり、より超高速通信に適したシード光１１０ａを得ることができる。また、シードブロックの段階数を調節し、所望の雑音特性を得るようになり、所望のシステム要求仕様による雑音に対する特性制御が可能になる。
【実施例３】
【００３５】
図６は、本発明の第３実施例に係る注入ロッキング型光源を説明するための図である。シード光１１０ａがＴＸ光フィルター３０の波長分割帯域に該当する各波長成分を有し、各波長チャネルは、雑音特性が減少した状態でＴＸサーキュレータ２０に提供される。この場合、前記ＴＸ送信部に提供されるシード光１１０ａは、光増幅器を通して充分に高い出力に増幅可能であるので、より高い出力のシード光１１０ａが必要である場合、シードサーキュレータ１２０とＴＸサーキュレータ２０との間に光増幅器３００を設置することで、上述した問題を解決することができる。
【００３６】
しかしながら、従来の図１の場合、シード光１０ａの波長スペクトラム１２を見ると、波長帯域が広く分散されているので、光増幅器を使用して増幅させる場合、使用しない全ての波長が増幅されてしまい、効率が大幅に低下する。特に、伝送距離が長くなる場合、加入者端までのパワー損失が増加するようになり、その結果、加入者端の送信部に到達すべきシード光源のパワーを一定の大きさ以上に維持するためには、局舎側でより大きいシード光源を伝送すべきである。この場合、一般的な光増幅器を使用して使用波長のみを増幅することで、効率的にシード光源を生成することができる。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
2009539244.tif 000009
2009539244.tif 000010