(57)【要約】【課題】光周波数が異なる複数の光キャリア（マルチキャリア光）を同時に発生し、さらに簡単な構成でその光周波数を一括して制御する。【解決手段】複数の光周波数ν０　＋ｎΔｆ（ｎは整数）の光キャリアを同時に発生するマルチキャリア光発生部と、マルチキャリア光の光パワーの一部を分岐する光分岐器と、周期Δｆ／ｍ（ｍは１以上の整数）の周期的透過特性を有し、かつ光周波数ν０　＋ｎΔｆの近傍で光周波数の変化に対して透過率が単調変化する透過特性を有し、マルチキャリア光をモニタ光として透過する周期的光フィルタリング部と、その透過光パワーを検出し、制御目標の光周波数ν０　＋ｎΔｆに対応する光パワーとの差に応じた誤差信号を出力する光強度誤差検出手段と、誤差信号に応じてマルチキャリア光発生部で発生する複数の光キャリアの各光周波数がν０　＋ｎΔｆになるように一括制御する光周波数制御手段とを備える。【選択図】　　　　図１
2004040458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光周波数ν０　に対して、光周波数間隔Δｆの複数の光周波数ν０　＋ｎΔｆ（ｎは整数）の光キャリア（マルチキャリア光）を同時に発生するマルチキャリア光発生部と、
前記マルチキャリア光の光パワーの一部を分岐する光分岐器と、
周期Δｆ／ｍ（ｍは１以上の整数）の周期的透過特性を有し、かつ前記光周波数ν０　＋ｎΔｆの近傍で光周波数の変化に対して透過率が単調変化する透過特性を有し、前記光分岐器で分岐された前記マルチキャリア光をモニタ光として透過する周期的光フィルタリング部と、
前記周期的光フィルタリング部の透過光パワーを検出し、制御目標の光周波数ν０　＋ｎΔｆに対応する光パワーとの差に応じた誤差信号を出力する光強度誤差検出手段と、
前記誤差信号に応じて前記マルチキャリア光発生部で発生する複数の光キャリアの各光周波数がν０　＋ｎΔｆになるように一括制御する光周波数制御手段と
を備えたことを特徴とするマルチキャリア光源。
【請求項２】
光周波数ν０　に対して、光周波数間隔Δｆの複数の光周波数ν０　＋ｎΔｆ（ｎは整数）の光キャリア（マルチキャリア光）を同時に発生するマルチキャリア光発生部と、
前記マルチキャリア光の光パワーの一部を分岐する光分岐器と、
周期Δｆ／ｍ（ｍは１以上の整数）の周期的透過特性を有し、かつ前記光周波数ν０　＋ｎΔｆの近傍で光周波数の変化に対して透過率が単調増加および単調減少する相補的な透過特性を有し、前記光分岐器で分岐された前記マルチキャリア光をモニタ光として透過する周期的光フィルタリング部と、
前記周期的光フィルタリング部の相補的な透過特性に対応する各透過光パワーを検出し、制御目標の光周波数ν０　＋ｎΔｆに対応する光パワーとの差に応じた２つの誤差信号を出力する光強度誤差検出手段と、
前記２つの誤差信号に応じて、前記マルチキャリア光発生部で発生する複数の光キャリアの各光周波数がν０　＋ｎΔｆになるように一括制御する光周波数制御手段と
を備えたことを特徴とするマルチキャリア光源。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のマルチキャリア光源において、
前記周期的光フィルタリンク部に入力される前記マルチキャリア光の光パワーを検出する光強度検出手段を備え、
前記光強度誤差検出手段は、前記誤差信号を前記マルチキャリア光の光パワーで正規化する誤差信号処理部を含む
ことを特徴とするマルチキャリア光源。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のマルチキャリア光源において、
前記光分岐器の前段または後段に、前記マルチキャリア光の光キャリア数を増倍する光非線形媒質を用いた光キャリア増倍手段を備えた
ことを特徴とするマルチキャリア光源。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のマルチキャリア光源において、
前記周期的光フィルタリング部は、温度制御により透過特性を安定化する透過特性安定化手段を含む
ことを特徴とするマルチキャリア光源。
【請求項６】
請求項５に記載のマルチキャリア光源において、
前記周期的光フィルタリング部は、光周波数基準光源から出力された光周波数基準光を入力してその光周波数をモニタし、前記透過特性安定化手段に帰還する手段を含む
ことを特徴とするマルチキャリア光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光キャリアの光周波数を一括制御するマルチキャリア光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来のマルチキャリア光源の第１の構成例を示す。図において、単一波長光源５１から出力された単一波長の光キャリアは、マルチキャリア化手段５２に入力されて複数の光周波数の光キャリア（光周波数間隔Δｆ）に変換される。このマルチキャリア化手段５２は、繰り返し周波数Δｆの電気信号で駆動される光強度変調器、光周波数変調器、光位相変調器、あるいはそれらの組み合わせにより、単一波長の光キャリアから複数かつ等間隔のサイドバンドを誘起してマルチキャリア化する構成である。
【０００３】
この光周波数の制御は、単一波長光源５１の出力光の一部を光分岐器５３で分岐して光周波数検出部５４に入力し、その光周波数と制御目標の光周波数との差を検出し、その誤差信号を光源制御部５５に入力して単一波長光源５１の発振光周波数を制御することにより行われる。
【０００４】
図１１は、光周波数検出部５４の第１の構成例を示す。図において、光周波数検出部５４は、所定の透過特性を有する光フィルタリング部６１と光強度誤差検出部６３により構成される。光フィルタリング部６１は、制御目標の光周波数ν０　近傍で、光周波数の変化に対する透過率が単調変化する特性を有し、入力光の光周波数ν０　，ν１　に対する出力光パワーをＰ０　，Ｐ１　とする。いま、光フィルタリング部６１の入力光（単一波長光源５１の出力光）の光周波数が制御目標の光周波数ν０　からずれてν１　になると、光強度誤差検出部６３で光パワーＰ１　を検出し、さらにＰ０　との差に応じた誤差信号Ｖ１　を出力する。図１０における光源制御部５５は、この誤差信号Ｖ１　が零になるように、すなわち単一波長光源５１の発振光周波数がν０　になるように制御する。
【０００５】
図１２は、光周波数検出部５４の第２の構成例を示す。図において、光周波数検出部５４は、相補的な透過特性を有する光フィルタリング部６２と、光強度誤差検出部６３−１，６３−２と、誤差信号処理部６４により構成される。光フィルタリング部６２は、制御目標の光周波数ν０　近傍で、光周波数の変化に対する透過率が単調増加する特性（図中実線で示す）と単調減少する特性（図中一点鎖線で示す）を有し、入力光の光周波数ν１　に対する出力光パワーをＰ１　，Ｐ２　とする。
【０００６】
いま、光フィルタリング部６２の入力光（単一波長光源５１の出力光）の光周波数が制御目標の光周波数ν０　からずれてν１　になると、光強度誤差検出部６３−１で光パワーＰ１　を検出し、光強度誤差検出部６３−２で出力光パワーＰ２　を検出し、それぞれＰ０　との差に応じた誤差信号Ｖ１　，Ｖ２　を出力する。誤差信号処理部６４はこの誤差信号Ｖ１　，Ｖ２　に応じた誤差信号（例えばＶ１　＋Ｖ２　）を出力する。図１０における光源制御部５５は、この誤差信号が零になるように、すなわち単一波長光源５１の発振光周波数がν０　になるように制御する。
【０００７】
図１３は、従来のマルチキャリア光源の第２の構成例を示す（特開２００１−１１１１６８号公報）。図において、発振光周波数が異なる複数のレーザ光源７１−１〜７１−３から出力される光キャリア（ν１　〜ν３　）は、光合波器７２で合波してマルチキャリア光になる。ここで、各光キャリアは、それぞれ固有の周波数ｆ１　〜ｆ３　のパイロット信号で光周波数変調が加えられる。光合波器７２から出力されるマルチキャリア光は、光分岐器７３でその一部が分岐されて光周波数検出部７４に入力される。光周波数検出部７４は、周期的な透過特性を有する周期的光フィルタリング部８１と光強度検出部８２により構成される。周期的光フィルタリング部８１のフィルタ周期は、レーザ光源７１−１〜７１−３の発振光周波数ν１　〜ν３　の周波数間隔Δｆの整数ｍ分の１に設定される。ここでは、ｍ＝１の場合を示す。
【０００８】
これにより、各光キャリアに印加された光周波数変調成分が光強度変調成分に一括変換され、光強度検出部８２で電気信号に変換される。光周波数検出部７４（光強度検出部８２）の出力は、各光キャリアに印加されたパイロット信号振幅を検出する電気フィルタ７５−１〜７５−３を介して光源制御部７６−１〜７６−３に入力され、各パイロット信号振幅が所定値になるように各レーザ光源７１−１〜７１−３の光周波数が個別に制御される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１３に示すマルチキャリア光源は、光周波数検出部の周期的光フィルタリング部を用いて、各光キャリアに印加された光周波数変調成分を一括して光強度変調成分に変換する構成である。これにより、図１１，図１２に示すような光周波数検出部を各光キャリアに対して個別に備える構成に比べて、少なくとも光フィルタリング部に関しては集約化することができる。しかし、図１３に示すマルチキャリア光源は各光キャリアを個別のレーザ光源で生成する構成であり、その各レーザ光源の光周波数を個別に制御するために各パイロット信号をモニタする構成が必要であった。したがって、光キャリアの数に応じて装置規模が増大する問題があった。
【００１０】
一方、光周波数が異なる複数の光キャリア（マルチキャリア光）を同時に発生することができるマルチキャリア光源として、例えばモード同期レーザ等が知られている。このマルチキャリア光源を図１０に示す単一波長光源５１およびマルチキャリア化手段５２に置き換え、光周波数検出部５４（図１１に示す光フィルタリング部６１および光強度誤差検出部６２）でその１つの光キャリアをモニタする方法が考えられる。しかし、マルチキャリア光の１つの光キャリアをフィルタリングする光フィルタの製作は容易ではなく、また透過した１つの光キャリアの雑音特性は劣化する傾向にある。
【００１１】
本発明は、光周波数が異なる複数の光キャリア（マルチキャリア光）を同時に発生し、さらに簡単な構成でその光周波数を一括して制御することができるマルチキャリア光源を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１のマルチキャリア光源は、光周波数ν０　に対して、光周波数間隔Δｆの複数の光周波数ν０　＋ｎΔｆ（ｎは整数）の光キャリア（マルチキャリア光）を同時に発生するマルチキャリア光発生部と、マルチキャリア光の光パワーの一部を分岐する光分岐器と、周期Δｆ／ｍ（ｍは１以上の整数）の周期的透過特性を有し、かつ光周波数ν０　＋ｎΔｆの近傍で光周波数の変化に対して透過率が単調変化する透過特性を有し、光分岐器で分岐されたマルチキャリア光をモニタ光として透過する周期的光フィルタリング部と、周期的光フィルタリング部の透過光パワーを検出し、制御目標の光周波数ν０　＋ｎΔｆに対応する光パワーとの差に応じた誤差信号を出力する光強度誤差検出手段と、誤差信号に応じてマルチキャリア光発生部で発生する複数の光キャリアの各光周波数がν０　＋ｎΔｆになるように一括制御する光周波数制御手段とを備える。
【００１３】
請求項２のマルチキャリア光源は、光周波数ν０　に対して、光周波数間隔Δｆの複数の光周波数ν０　＋ｎΔｆ（ｎは整数）の光キャリア（マルチキャリア光）を同時に発生するマルチキャリア光発生部と、マルチキャリア光の光パワーの一部を分岐する光分岐器と、周期Δｆ／ｍ（ｍは１以上の整数）の周期的透過特性を有し、かつ光周波数ν０　＋ｎΔｆの近傍で光周波数の変化に対して透過率が単調増加および単調減少する相補的な透過特性を有し、光分岐器で分岐されたマルチキャリア光をモニタ光として透過する周期的光フィルタリング部と、周期的光フィルタリング部の相補的な透過特性に対応する各透過光パワーを検出し、制御目標の光周波数ν０　＋ｎΔｆに対応する光パワーとの差に応じた２つの誤差信号を出力する光強度誤差検出手段と、２つの誤差信号に応じて、マルチキャリア光発生部で発生する複数の光キャリアの各光周波数がν０　＋ｎΔｆになるように一括制御する光周波数制御手段とを備える。
【００１４】
ここで、周期的光フィルタリンク部に入力されるマルチキャリア光の光パワーを検出する光強度検出手段を備え、光強度誤差検出手段は、誤差信号をマルチキャリア光の光パワーで正規化する誤差信号処理部を含むようにしてもよい。
【００１５】
また、光分岐器の前段または後段に、マルチキャリア光の光キャリア数を増倍する光非線形媒質を用いた光キャリア増倍手段を備えてもよい。
【００１６】
また、周期的光フィルタリング部は、温度制御により透過特性を安定化する透過特性安定化手段を含むようにしてもよい。さらに、周期的光フィルタリング部は、光周波数基準光源から出力された光周波数基準光を入力してその光周波数をモニタし、透過特性安定化手段に帰還する手段を含むようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（マルチキャリア光源の第１の実施形態）
図１は、本発明のマルチキャリア光源の第１の実施形態を示す。図において、マルチキャリア光発生部１１は、光周波数が異なる複数の光キャリア（マルチキャリア光）を同時に発生する構成であり、例えばモード同期レーザ等が用いられる。マルチキャリア光発生部１１から出力されたマルチキャリア光の一部は、光分岐器１２で分岐して光周波数検出部１３に入力され、各光キャリアの光周波数と制御目標の光周波数との差が検出され、誤差信号として出力される。光周波数制御部１４は、光周波数検出部１３から出力される誤差信号によりマルチキャリア光発生部１１の発振光周波数を制御する。ここで、マルチキャリア光の各光キャリアの光周波数は、中心となる光周波数をν０　、光周波数間隔をΔｆとしたときにν０　＋ｎΔｆで表される。なお、ｎは整数である。
【００１８】
図２は、光周波数検出部１３の第１の構成例を示す。図において、光周波数検出部１３は、周期的で光周波数ν０　＋ｎΔｆの近傍で光周波数の変化に対して透過率が単調変化する透過特性を有する周期的光フィルタリング部２１と、光強度誤差検出部２３により構成される。周期的光フィルタリング部２１のフィルタ周期は、マルチキャリア光の周波数間隔Δｆの整数ｍ分の１に設定される。ここではｍ＝２の場合を示す。
【００１９】
光強度誤差検出部２３は、周期的光フィルタリング部２１の透過光パワーＰ１　を検出し、さらに制御目標の光周波数ν０　＋ｎΔｆに対応する所定の光パワーＰ０　との差に応じた誤差信号Ｖ１　を出力する。図１における光周波数制御部１４は誤差信号Ｖ１　に応じてマルチキャリア光発生部１１の温度あるいは注入電流等を調整し、誤差信号Ｖ１　が零になるように、すなわちマルチキャリア光の光周波数がν０　＋ｎΔｆになるように制御する。これにより、光周波数間隔Δｆの複数の光キャリアの光周波数を一括して制御することができる。
【００２０】
図３は、光周波数検出部１３の第２の構成例を示す。図において、光周波数検出部１３は、周期的で光周波数ν０　＋ｎΔｆの近傍で光周波数の変化に対して透過率が単調増加および単調減少する相補的な透過特性を有する周期的光フィルタリング部２２と、光強度誤差検出部２３−１，２３−２と、誤差信号処理部２４により構成される。周期的光フィルタリング部２２の相補的な透過特性を図中実線と一点鎖線で示す。そのフィルタ周期は、マルチキャリア光の周波数間隔Δｆの整数ｍ分の１で相補的に設定される。ここではｍ＝２の場合を示す。
【００２１】
光強度誤差検出部２３−１，２３−２は周期的光フィルタリング部２２の透過光パワーＰ１　，Ｐ２　を検出し、さらに制御目標の光周波数ν０　＋ｎΔｆに対応する所定の光パワーＰ０　との差に応じた誤差信号Ｖ１　，Ｖ２　を出力する。誤差信号処理部２４はこの誤差信号Ｖ１　，Ｖ２　に応じた誤差信号（例えばＶ１　＋Ｖ２　）を出力する。図１における光周波数制御部１４は、この誤差信号が零になるように、すなわちマルチキャリア光源１１の発振光周波数がν０　＋ｎΔｆになるように制御する。これにより、光周波数間隔Δｆの複数の光キャリアの光周波数を一括して制御することができる。
【００２２】
なお、相補的な２出力を有する周期的光フィルタリング部２２は、図４（１）　に示す半透鏡３１とファブリペロ型フィルタ３２を用い、ファブリペロ型フィルタ３２の透過光と反射光を分離する構成、あるいは図４（２）　に示す偏光子３３と複屈折性素子３４と偏光ビームスプリッタ３５を用いて偏光分離する構成により実現可能である。また、相補的な２出力を有する周期的光フィルタリング部２２に代えて、図５に示すように、光分岐器２５と相補的な透過特性を有する２つの周期的光フィルタリング部２１−１，２１−２を用いてもよい。
【００２３】
図６は、光周波数検出部１３の第３の構成例を示す。図において、光周波数検出部１３は、入力光を２分岐する光分岐器２６と、光分岐器２６で２分岐した一方の入力光を入力する周期的光フィルタリング部２１と、その透過光パワーＰ１　を検出し、制御目標の光周波数ν０　＋ｎΔｆに対応する所定の光パワーＰ０　との差に応じた誤差信号Ｖ１　を出力する光強度誤差検出部２３と、光分岐器２６で２分岐した他方の入力光の光パワー検出信号ＶＴ　を出力する光強度検出部２７と、誤差信号Ｖ１　を光パワー検出信号ＶＴ　で正規化した誤差信号を出力する誤差信号処理部２８により構成される。
【００２４】
図７は、光周波数検出部１３の第４の構成例を示す。図において、光周波数検出部１３は、入力光を２分岐する光分岐器２６と、光分岐器２６で２分岐した一方の入力光を入力する相補的な透過特性を有する周期的光フィルタリング部２２と、その透過光パワーＰ１　，Ｐ２　を検出し、所定の光パワーＰ０　との差に応じた誤差信号Ｖ１　，Ｖ２　を出力する光強度誤差検出部２３−１，２３−２と、光分岐器２６で２分岐した他方の入力光の光パワーの検出信号ＶＴ　を出力する光強度検出部２７と、誤差信号Ｖ１　，Ｖ２　に応じた誤差信号を検出信号ＶＴ　で正規化した誤差信号を出力する誤差信号処理部２８により構成される。
【００２５】
なお、本構成例の周期的光フィルタリング部２２は、図５に示すように、光分岐器２５と相補的な透過特性を有する２つの周期的光フィルタリング部２１−１，２１−２を用いてもよい。
【００２６】
また、以上示した周期的光フィルタリング部２１，２２は、温度変化によって透過特性の周波数シフトが生じることがある。この場合には、周期的光フィルタリング部２１，２２の温度を一定にする透過特性安定化手段を用いて透過特性を安定化する。また、周期的光フィルタリング部２１，２２に光周波数基準光源から出力された光周波数基準光を入力し、その光周波数をモニタして透過特性安定化手段に帰還するようにしてもよい。
【００２７】
（マルチキャリア光源の第２の実施形態）
図８は、本発明のマルチキャリア光源の第２の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図１に示す第１の実施形態のマルチキャリア光源の後段に光キャリア数を増倍する光キャリア増倍手段１５を配置するところにある。光キャリア増倍手段１５としては、スーパーコンティニウム光を発生する光非線形媒質を用いることができる。
【００２８】
（マルチキャリア光源の第３の実施形態）
図９は、本発明のマルチキャリア光源の第３の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図１に示す第１の実施形態のマルチキャリア光源のマルチキャリア光発生部１１と光分岐器１２との間に光キャリア数を増倍する光キャリア増倍手段１５を配置し、増倍した光キャリアを光周波数検出部１３でモニタするところにある。光キャリア増倍手段１５としては、スーパーコンティニウム光を発生する光非線形媒質を用いることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマルチキャリア光源は、光周波数間隔Δｆのマルチキャリア光をフィルタ周期Δｆ／ｍの周期的光フィルタリング部に入力してその光周波数変位を一括して検出し、マルチキャリア光発生部で同時に発生するマルチキャリア光の光周波数を一括して制御することができる。これは、モード同期レーザ等の複数の光キャリアを同時に発生するマルチキャリア光発生部の注入電流や温度等の制御により可能であるので、従来のように各光キャリアにパイロット信号を付加する必要もなく、簡単な構成でマルチキャリア光の各光周波数を一括して安定化させることができる。
【００３０】
また、光非線形媒質を用いた光キャリア増倍手段を用いることにより、マルチキャリア光の光キャリア数を増倍することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマルチキャリア光源の第１の実施形態を示す図。
【図２】光周波数検出部１３の第１の構成例を示す図。
【図３】光周波数検出部１３の第２の構成例を示す図。
【図４】周期的光フィルタリング部２２の構成例を示す図。
【図５】光周波数検出部１３の第２の構成例の変形例を示す図。
【図６】光周波数検出部１３の第３の構成例を示す図。
【図７】光周波数検出部１３の第４の構成例を示す図。
【図８】本発明のマルチキャリア光源の第２の実施形態を示す図。
【図９】本発明のマルチキャリア光源の第３の実施形態を示す図。
【図１０】従来のマルチキャリア光源の第１の構成例を示す図。
【図１１】光周波数検出部５４の第１の構成例を示す図。
【図１２】光周波数検出部５４の第２の構成例を示す図。
【図１３】従来のマルチキャリア光源の第２の構成例を示す図。
【符号の説明】
１１　マルチキャリア光発生部
１２　光分岐器
１３　光周波数検出部
１４　光周波数制御部
１５　光キャリア増倍手段
２１，２２　周期的光フィルタリング部
２３　光強度誤差検出部
２４，２８　誤差信号処理部
２５，２６　光分岐器
２７　光強度検出部
３１　半透鏡
３２　ファブリペロ型フィルタ
３３　偏光子
３４　複屈折性素子
３５　偏光ビームスプリッタ
【図１】
2004040458.tif 000003
【図２】
2004040458.tif 000004
【図３】
2004040458.tif 000005
【図４】
2004040458.tif 000006
【図５】
2004040458.tif 000007
【図６】
2004040458.tif 000008
【図７】
2004040458.tif 000009
【図８】
2004040458.tif 000010
【図９】
2004040458.tif 000011
【図１０】
2004040458.tif 000012
【図１１】
2004040458.tif 000013
【図１２】
2004040458.tif 000014
【図１３】
2004040458.tif 000015