(57)【要約】【課題】ＷＤＭ方式の光通信に使用される経済的な光源として、高価な外部変調器を使用せずに具現できる多波長レージング光源にモードロックされたＦＰレーザー装置を提供する。【解決手段】多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置として、光信号を増幅する光増幅器１００と、その増幅光信号の一部を波長分割逆多重化し、該逆多重化光信号を波長分割多重化して光増幅器に再伝送し、前記増幅光信号の残りを波長分割逆多重化し、この逆多重化信号でモードロックされた光信号を出力するレーザー光源２００と、前記増幅光信号の残りをレーザー光源に入力し、該レーザー光源から出力される多波長レージング光源モードロック光信号を光伝送リンクに出力する第１循環器３００と、から構成されることを特徴としたＦＰレーザー装置を提供する。【選択図】    図１
2004312675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分割多重方式の光通信用光源として使用可能な多波長レージング光源モードロックファブリ−ペロレーザー装置であって、
光信号を増幅する光増幅器と、
該光増幅器による増幅光信号の一部を波長分割逆多重化し、この逆多重化光信号を波長分割多重化して前記光増幅器に再伝送し、前記光増幅器による増幅光信号の残りを波長分割逆多重化し、この逆多重化信号でモードロックされた光信号を出力するレーザー光源と、
前記増幅光信号の残りを前記レーザー光源に入力し、前記レーザー光源から出力される多波長レージング光源モードロック光信号を光伝送リンクに出力する第１循環器と、
から構成されることを特徴とする多波長レージング光源モードロックファブリ−ペロレーザー装置。
【請求項２】
レーザー光源は、
第１端部及び第２端部のそれぞれに１つの多重化ポート及びＮ−１個の逆多重化ポートを備え、一方の端部の前記多重化ポートに入力される光信号を波長分割逆多重化して他方の端部の前記逆多重化ポートから出力し、一方の端部の前記逆多重化ポートに入力される光信号を波長分割多重化して他方の端部の前記多重化ポートから出力する波長分割多重化／逆多重化器と、
該波長分割多重化／逆多重化器の第２端部逆多重化ポートに連結され、該ポートから出力される逆多重化光信号を反射して前記第２端部逆多重化ポートに再入力するＮ−１個の反射鏡と、
前記波長分割多重化／逆多重化器の第１端部逆多重化ポートに連結され、該ポートから出力される逆多重化光信号でモードロックされた光信号を出力して前記第１端部逆多重化ポートに再入力するＮ−１個のファブリ−ペロレーザーと、
から構成される請求項１記載の多波長レージング光源モードロックファブリ−ペロレーザー装置。
【請求項３】
光増幅器は、
希土類元素の誘導放出を利用して光信号を増幅する第１及び第２増幅用光ファイバと、
該第２増幅用光ファイバによる増幅光信号の一部を分岐して前記第１増幅用光ファイバに結合し、該増幅光信号の残りを第１循環器に出力する第１分配器と、
前記第１及び第２増幅用光ファイバをポンピングするための所定波長のポンピング光を出力するポンピング光源と、
前記ポンピング光の一部を分岐して前記第１増幅用光ファイバに結合し、前記ポンピング光の残りを前記第２増幅用光ファイバに結合する第２分配器と、
第１ないし第３ポートを備え、前記第１増幅用光ファイバによる増幅光信号を前記第１ポートから受信して前記第２ポートに連結されたレーザー光源に出力し、前記レーザー光源から出力される波長分割多重化光信号を前記第２ポートから受信して前記第３ポートに連結された前記第２増幅用光ファイバに出力する第２循環器と、
から構成される請求項１記載の多波長レージング光源モードロックファブリ−ペロレーザー装置。
【請求項４】
光増幅器は、第２循環器の第３ポートと第２増幅用光ファイバとの間に配置され、該第３ポートから出力される波長分割多重化光信号と同一の帯域幅を有して該帯域幅外の信号を除去する第１帯域通過フィルタをさらに備える請求項３記載の多波長レージング光源モードロックファブリ−ペロレーザー装置。
【請求項５】
希土類元素はエルビウムである請求項３記載の多波長レージング光源モードロックファブリ−ペロレーザー装置。
【請求項６】
波長分割多重化／逆多重化器は、Ｎ×Ｎ導波路型回折格子からなる請求項２記載の多波長レージング光源モードロックファブリ−ペロレーザー装置。
【請求項７】
Ｎ−１個のファブリ−ペロレーザーと波長分割多重化／逆多重化器との間に連結されるＮ−１個の偏光制御器と、
第１循環器と第１分配器との間に連結される偏光器と、
をさらに備える請求項３記載の多波長レージング光源モードロックファブリ−ペロレーザー装置。    
【請求項８】
中央局、地域局及び複数の加入者装置が伝送光ファイバを通して相互連結される構成の受動型光加入者ネットワークで上向及び下向光信号の伝送を行うために使用される光伝送装置であって、
伝送する下向データによって直接変調された多波長レージング光モードロック光信号を出力するファブリ−ペロレーザーを有する光源と、該光源に連結され、前記多波長レージング光モードロック光信号を下向光信号として地域局に連結された伝送光ファイバに送信し、地域局から伝送光ファイバを通して受信された上向光信号を出力する循環器と、前記上向光信号を受信する複数の上向光受信器と、前記ファブリ−ペロレーザーの入／出力光信号及び前記上向光受信器に入力される上向光信号に対する多重化／逆多重化を行う複数の第１波長分割多重化／逆多重化器と、上向多波長レージング光源のポンピング用に所定の波長のポンピング光を出力するポンピング光源と、前記上／下向光信号及び前記ポンピング光に対する多重化／逆多重化を行う第２及び第３波長分割多重化／逆多重化器と、が中央局に備えられ、
多重化された前記下向光信号及び多波長レージング光を逆多重化して加入者装置へ伝送し、加入者装置から伝送される光信号を多重化するＮ×Ｎ導波路型回折格子を有する上向多波長レージング光源と、前記上／下向光信号及び前記ポンピング光に対する多重化／逆多重化を行う第４及び第５波長分割多重化／逆多重化器と、が地域局に備えられ、
地域局から逆多重化して伝送される前記多波長レージング光を受信し、伝送する上向データによって直接変調された多波長レージング光モードロック光信号を出力するファブリ−ペロレーザーと、地域局から逆多重化して伝送される前記下向光信号を受信する下向光受信器と、前記ファブリ−ペロレーザーダイオードの入／出力光信号及び前記下向光受信器に入力される下向光信号に対する多重化／逆多重化を行う第６波長分割多重化／逆多重化器と、が加入者装置に備えられてなることを特徴とする光伝送装置。
【請求項９】
多波長レージング光モードロック光信号を出力するファブリ−ペロレーザーを有する中央局の光源は、
光信号を増幅する光増幅器と、
該光増幅器による増幅光信号の一部を波長分割逆多重化し、この波長分割逆多重化光信号を波長分割多重化して前記光増幅器に再伝送し、前記増幅光信号の残りを波長分割逆多重化し、この逆多重化光信号でモードロックされた光信号を出力するレーザー光源と、
前記増幅光信号の残りを前記レーザー光源に入力し、前記レーザー光源から出力される多波長レージング光源モードロック光信号を光伝送リンクに出力する第１循環器と、から構成される請求項８記載の光伝送装置。      
【請求項１０】
上向光信号及び下向光信号の波長帯域が相互に異なるように、中央局の光源と地域局の上向多波長レージング光源とは、異なる波長通過帯域を有する帯域通過フィルタを備える請求項８記載の光伝送装置。
【請求項１１】
中央局及び地域局の帯域通過フィルタは、導波路型回折格子の１つの自由スペクトル間隔と同一の通過帯域を有し、該帯域通過フィルタの中心波長は、導波路型回折格子の１つの自由スペクトル間隔以上離れている請求項１０記載の光伝送装置。
【請求項１２】
第２及び第５波長分割多重化／逆多重化器は、自局の帯域通過フィルタの通過帯域の光信号を通過させるように構成される請求項１０記載の光伝送装置。
【請求項１３】
第３及び第４波長分割多重化／逆多重化器は、自局の帯域通過フィルタの通過帯域の光信号及び中央局によるポンピング光を通過させるように構成される請求項１０記載の光伝送装置。
【請求項１４】
ファブリ−ペロレーザーのモードロック効率を向上させるために、中央局及び加入者装置に複数の偏光制御器を備えるとともに中央局及び地域局に偏光器を備える請求項８記載の光伝送装置。
【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(Wavelength Division Multiplexing: ＷＤＭ)の光通信に使用される経済的な光源として、高価な外部変調器を使用せずに具現できる多波長レージング光源にモードロックされたファブリ−ペロレーザー装置及びこれを利用した光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＷＤＭ方式の受動型光加入者ネットワーク(passive optical network: ＰＯＮ)は、各加入者に割り当てられた固有の波長を利用して超高速光帯域通信サービスを提供する。従って、通信のセキュリティが保障され、加入者が要求する特定の通信サービスまたは通信容量の拡大を容易に収容することができる。さらに、新しい加入者に割り当てられる固有の波長を追加することによって、加入者の数を増加させることができる。ただし、このような利点を有してはいるが、中央局(central office: ＣＯ)及び各加入者が特定の波長の光源及び光源の波長を安定化するための付加的な波長安定化回路を必要とするので、加入者に経済的な負担が与えられることになる。このために、ＷＤＭ方式の受動型光加入者ネットワークは未だ実用化に至っていない。従って、ＷＤＭ方式の受動型光加入者ネットワークの具現のためには、経済的なＷＤＭ方式光源の開発が要求される。
【０００３】
このＷＤＭ方式光源として、分散帰還(distributed feedback: ＤＦＢ)レーザーアレイ、多波長レーザー(multi-frequency laser: ＭＦＬ)、スペクトル分割方式光源(spectrum-sliced light source)、非干渉性光にモードロックされたファブリ−ペロ(Fabry-Perot: ＦＰ)レーザーなどを利用したＷＤＭ方式の受動型光加入者ネットワークが提案されている。しかしながら、ＤＦＢレーザーアレイ及び多波長レーザーは、製造過程が複雑であり、ＷＤＭ方式の光源の正確な波長選択性及び波長安定化が必須である高価な素子である。
【０００４】
最近研究されているスペクトル分割方式光源は、広い帯域幅の光信号を光学フィルタ(optical filter)または導波路型回折格子(waveguide grating router: ＷＧＲ)を利用してスペクトル分割することによって、多数の波長分割されたチャネルを提供することができる。従って、特定の波長の光源及び波長安定化のための装備が不要である。このスペクトル分割方式光源として、発光ダイオード(light emitting diode: ＬＥＤ)、超発光ダイオード(super luminescent diode: ＳＬＤ)、ＦＰレーザー、光ファイバ増幅器光源(fiber amplifier light source)、極超短光パルス光源などが提案されている。スペクトル分割方式光源として提案されたＬＥＤ及びＳＬＤは、光帯域幅が非常に広くて低廉であるが、変調帯域幅が狭くて出力が低いので、下向信号に比べて変調速度の低い上向信号のための光源として適している。ＦＰレーザーは、低価格の高出力素子であるが、帯域幅が狭くて多数の波長分割されたチャネルを提供することができない。さらに、ＦＰレーザーによって出力されたスペクトル分割信号を変調する場合、モード分割雑音(mode partition noise)による性能の低下が発生するという問題がある。極超短パルス光源は、光源のスペクトル帯域が非常に広く干渉性(coherent)があるが、スペクトルの安定度が低く、パルス幅が数ｐｓに過ぎないので、具現が難しい。
【０００５】
これらの光源の代わりに、光ファイバ増幅器から生成される自然放出(amplified spontaneous emission: ＡＳＥ)光をスペクトル分割して多数の波長分割された高出力チャネルを提供することのできるスペクトル分割方式の光ファイバ増幅器光源(spectrum-sliced fiber amplifier light source)が提案されている。しかしながら、スペクトル分割方式光源は、各チャネルが異なるデータを伝送するように、ＬｉＮｂＯ３変調器のような高価な外部変調器を必要とする。
【０００６】
一方、非干渉性光にモードロックされたＦＰレーザーは、ＬＥＤまたは光ファイバ増幅器光源のような非干渉性光源から生成される広い帯域幅の光信号を光学フィルタまたはＷＧＲを利用してスペクトル分割した後、そのスペクトル分割された信号をアイソレーター(isolator)を有しないＦＰレーザーに注入することによって出力されるモードロックされた信号を伝送するために使用される。所定の出力以上のスペクトル分割信号がＦＰレーザーに注入される場合、ＦＰレーザーは、注入されるスペクトル分割信号の波長と一致する波長のみを生成して伝送する。この非干渉性光にモードロックされたＦＰレーザーは、ＦＰレーザー光をデータ信号によって直接変調することによって、より経済的にデータ伝送を遂行することができる。しかしながら、高速長距離伝送に適したモードロックされた信号を出力するために、ＦＰレーザーに注入されるスペクトル分割された信号は、広い帯域幅の高出力光信号でなければならない。さらに、高速データの伝送のためにＦＰレーザーの出力信号のモード間隔より広い帯域幅の非干渉性光が注入される場合、モードロックされて出力されるＦＰレーザーの信号は、複数の波長がモード間隔によって分布された信号であるので、光ファイバの色分散効果(dispersion effect)によって長距離伝送を実現できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ＷＤＭ方式の光通信に使用される経済的な光源として、高価な外部変調器を使用せずに具現できる多波長レージング光源にモードロックされたＦＰレーザー装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、多波長レージング光源にモードロックされたＦＰレーザーを利用したＷＤＭ方式光伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明によれば、ＷＤＭ方式の光通信用光源として使用可能な多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置として、光信号を増幅する光増幅器と、その増幅光信号の一部を波長分割逆多重化し、該逆多重化光信号を波長分割多重化して光増幅器に再伝送し、前記増幅光信号の残りを波長分割逆多重化し、この逆多重化信号でモードロックされた光信号を出力するレーザー光源と、前記増幅光信号の残りをレーザー光源に入力し、該レーザー光源から出力される多波長レージング光源モードロック光信号を光伝送リンクに出力する第１循環器と、から構成されることを特徴としたＦＰレーザー装置を提供する。
【００１０】
この装置におけるレーザー光源は、第１端部及び第２端部のそれぞれに１つの多重化ポート及びＮ−１個の逆多重化ポートを備え、一方の端部の多重化ポートに入力される光信号を波長分割逆多重化して他方の端部の逆多重化ポートから出力し、一方の端部の逆多重化ポートに入力される光信号を波長分割多重化して他方の端部の多重化ポートから出力する波長分割多重化／逆多重化器と、該波長分割多重化／逆多重化器の第２端部逆多重化ポートに連結され、このポートから出力される逆多重化光信号を反射して同じ第２端部逆多重化ポートに再入力するＮ−１個の反射鏡と、波長分割多重化／逆多重化器の第１端部逆多重化ポートに連結され、このポートから出力される逆多重化光信号でモードロックされた光信号を出力して同じ第１端部逆多重化ポートに再入力するＮ−１個のＦＰレーザーと、から構成することができる。このような波長分割多重化／逆多重化器は、Ｎ×Ｎ導波路型回折格子からなるものとするとよい。
【００１１】
また、光増幅器は、希土類元素の誘導放出を利用して光信号を増幅する第１及び第２増幅用光ファイバと、その第２増幅用光ファイバによる増幅光信号の一部を分岐して第１増幅用光ファイバに結合し、該増幅光信号の残りを第１循環器に出力する第１分配器と、第１及び第２増幅用光ファイバをポンピングするための所定波長のポンピング光を出力するポンピング光源と、そのポンピング光の一部を分岐して第１増幅用光ファイバに結合し、該ポンピング光の残りを第２増幅用光ファイバに結合する第２分配器と、第１ないし第３ポートを備え、第１増幅用光ファイバによる増幅光信号を第１ポートから受信して第２ポートに連結されたレーザー光源に出力し、レーザー光源から出力される波長分割多重化光信号を第２ポートから受信して第３ポートに連結された第２増幅用光ファイバに出力する第２循環器と、から構成することができる。このような光増幅器は、第２循環器の第３ポートと第２増幅用光ファイバとの間に配置され、該第３ポートから出力される波長分割多重化光信号と同一の帯域幅を有して該帯域幅外の信号を除去する第１帯域通過フィルタをさらに備えることができる。
【００１２】
また、このようなＦＰレーザー装置では、Ｎ−１個のＦＰレーザーと波長分割多重化／逆多重化器との間に連結されるＮ−１個の偏光制御器と、第１循環器と第１分配器との間に連結される偏光器と、を備えるようにし、ＦＰレーザーのモードロック効率を向上させることも可能である。
【００１３】
本発明ではさらに、中央局、地域局及び複数の加入者装置が伝送光ファイバを通して相互連結される構成の受動型光加入者ネットワークで上向及び下向光信号の伝送を行うために使用される光伝送装置として、伝送する下向データによって直接変調された多波長レージング光モードロック光信号を出力するＦＰレーザーを有する光源と、該光源に連結され、多波長レージング光モードロック光信号を下向光信号として地域局に連結された伝送光ファイバに送信し、地域局から伝送光ファイバを通して受信された上向光信号を出力する循環器と、その上向光信号を受信する複数の上向光受信器と、ＦＰレーザーの入／出力光信号及び上向光受信器に入力される上向光信号に対する多重化／逆多重化を行う複数の第１波長分割多重化／逆多重化器と、上向多波長レージング光源のポンピング用に所定の波長のポンピング光を出力するポンピング光源と、上／下向光信号及びポンピング光に対する多重化／逆多重化を行う第２及び第３波長分割多重化／逆多重化器と、を中央局に備え、また、多重化された下向光信号及び多波長レージング光を逆多重化して加入者装置へ伝送し、加入者装置から伝送される光信号を多重化するＮ×Ｎ導波路型回折格子を有する上向多波長レージング光源と、上／下向光信号及びポンピング光に対する多重化／逆多重化を行う第４及び第５波長分割多重化／逆多重化器と、を地域局に備え、そして、地域局から逆多重化して伝送される多波長レージング光を受信し、伝送する上向データによって直接変調された多波長レージング光モードロック光信号を出力するＦＰレーザーと、地域局から逆多重化して伝送される下向光信号を受信する下向光受信器と、ＦＰレーザーダイオードの入／出力光信号及び下向光受信器に入力される下向光信号に対する多重化／逆多重化を行う第６波長分割多重化／逆多重化器と、を加入者装置に備えてなる光伝送装置を提供する。
【００１４】
この装置において、多波長レージング光モードロック光信号を出力するファブリ−ペロレーザーを有する中央局の光源は、光信号を増幅する光増幅器と、該光増幅器による増幅光信号の一部を波長分割逆多重化し、この波長分割逆多重化光信号を波長分割多重化して光増幅器に再伝送し、そして、前記増幅光信号の残りを波長分割逆多重化し、この逆多重化光信号でモードロックされた光信号を出力するレーザー光源と、前記増幅光信号の残りをレーザー光源に入力し、レーザー光源から出力される多波長レージング光源モードロック光信号を光伝送リンクに出力する第１循環器と、から構成することができる。
【００１５】
また、上向光信号及び下向光信号の波長帯域が相互に異なるように、中央局の光源と地域局の上向多波長レージング光源とは、異なる波長通過帯域を有する帯域通過フィルタを備えるようにすることができる。これら中央局及び地域局の帯域通過フィルタは、導波路型回折格子の１つの自由スペクトル間隔と同一の通過帯域を有し、該帯域通過フィルタの中心波長は、導波路型回折格子の１つの自由スペクトル間隔以上離れているものとするとよい。この場合、第２及び第５波長分割多重化／逆多重化器は、自局の帯域通過フィルタの通過帯域の光信号を通過させるように構成し、第３及び第４波長分割多重化／逆多重化器は、自局の帯域通過フィルタの通過帯域の光信号及び中央局によるポンピング光を通過させるように構成することができる。
【００１６】
このような光伝送装置においては、ＦＰレーザーのモードロック効率を向上させるために、中央局及び加入者装置に複数の偏光制御器を備えるとともに中央局及び地域局に偏光器を備えるようにすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、高出力の線幅が非常に狭い波長分割多重化信号を生成する多波長レージング光源を使用してより効率的にＦＰレーザーのモードロックが可能になり、高価な外部変調器を使用せずに低価格のＦＰレーザーを使用して、伝送する高速データ信号によって直接変調を遂行することができる多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置を提供することができる。
【００１８】
本発明によれば、波長分割多重化／逆多重化器としてＷＧＲを使用し、そのＷＧＲの波長帯域と同一の多重化信号を生成し、ＷＧＲの動作温度を制御して波長帯域を調節することが可能となるので、伝送リンクに誘導される波長分割多重化信号の波長帯域を制御することができる。従って、各ＦＰレーザーの温度制御及び波長選択性が不要である。
【００１９】
また、本発明によれば、中央局及び地域局にそれぞれ位置した１つの波長分割多重化／逆多重化器（ＷＧＲ）を利用して上／下向光信号を生成する多波長レージング光源を構成し、上／下向光信号を同時に多重化／逆多重化することによって、ＷＤＭ方式光加入者ネットワークにおいて使用されるＷＧＲの数を最小化し、１本の伝送光ファイバを使用して上／下向光信号を同時に伝送することによって光ファイバの数を最小化することができる。
【００２０】
これらの利点によって本発明は、経済的で効率的である多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置及びこれを利用したＷＤＭ方式の受動型光加入者ネットワークを具現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号及び符号を使用する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００２２】
図１は、本発明による多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置の第１実施例を示す。本例の多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置は、光伝送リンク５００に波長分割多重化された光信号を出力する機能を遂行し、光増幅器１００、レーザー光源２００、第１循環器(optical circulator)３００、及び第１分配器(splitter)４００から構成される。
【００２３】
光増幅器１００は循環する光信号を増幅し、ポンピング（励起）光源１０１、第２分配器１０２、第１及び第２増幅用光ファイバ１０３，１０６、第２循環器１０４、及び帯域通過フィルタ(bandpass filter: ＢＰＦ)１０５から構成される。
【００２４】
ポンピング光源１０１は、第１及び第２増幅用光ファイバ１０３，１０６をポンピングするための予め設定された波長のポンピング光を出力し、レーザーダイオードを採用することができる。
【００２５】
第２分配器１０２は、ポンピング光の一部を分岐し、分岐したポンピング光を第１増幅用光ファイバ１０３に結合させ、残りのポンピング光を第２増幅用光ファイバ１０６に結合させる。第２分配器１０２は、第１及び第２増幅用光ファイバ１０３，１０６の後段にポンピング光を結合させるので、第１及び第２増幅用光ファイバ１０３，１０６は後方励起(逆方向励起)される。
【００２６】
第１及び第２増幅用光ファイバ１０３，１０６は、ポンピング光源１０１によってポンピングされ、希土類元素の誘導放出を利用して循環する光信号を増幅するもので、エルビウム添加光ファイバ(erbium doped fiber: ＥＤＦ)を採用することができる。
【００２７】
第２循環器１０４は、第１ないし第３ポートを備え、第１増幅用光ファイバ１０３によって増幅されて第１ポートに入力された光信号は、第２ポートを通してレーザー光源２００に出力する。そして、第２ポートを通してレーザー光源２００から入力された光信号は、第３ポートを通してＢＰＦ１０５に出力する。
【００２８】
ＢＰＦ１０５は、第２循環器１０４と第２増幅用光ファイバ１０６との間に配置され、循環する光信号と同一の帯域幅を有することによって、帯域幅の外側の信号を除去する。帯域幅外の信号を除去した後、第２増幅用光ファイバ１０６によってその光信号をさらに増幅することによって、より効率的に光信号の出力を増加させることができる。さらに、ＢＰＦ１０５は、ＦＰレーザーのスペクトル帯域をＷＧＲの自由スペクトル間隔(free spectral range: ＦＳＲ)以下の帯域に制限して、各スペクトル分割された信号のスペクトルが１つの波長のみにおいて存在するようになるので、光ファイバ色分散効果による伝送性能低下を抑制して高速データの長距離伝送を可能にする。
【００２９】
図１を参照すると、レーザー光源２００は、光増幅器１００によって増幅された光信号の一部を受信し、該光信号の一部に対して波長分割逆多重化を遂行し、さらに光信号の逆多重化された部分に対して波長分割多重化を遂行し、そして光信号の多重化された部分を光増幅器１００に再伝送する。レーザー光源２００は、増幅された光信号の残りの光信号を受信し、該残りの光信号に対して波長分割逆多重化を遂行し、逆多重化された信号でモードロックされた信号を出力する機能を遂行する。レーザー光源２００は、複数のＦＰレーザー２０３を含む。
【００３０】
図２Ａないし図２Ｃは、ＦＰレーザーのモードロック現象を説明するための図である。図２Ａは、ＦＰレーザーのモードロック現象が発生する前の光スペクトル、つまり、一般的なＦＰレーザーの光スペクトルを示す。図２Ｂは、ＦＰレーザーに入力される外部光信号の光スペクトルを示し、図２Ｃは、入力される外部光信号にモードロックされたＦＰレーザーの光スペクトルを示す。
【００３１】
図２Ａないし図２Ｃを参照すると、図２Ａに示すように、ＦＰレーザーは、単一波長を出力するＤＦＢレーザーとは異なって、レーザーダイオードの共振波長及び制作物質の利得特性によって１つの波長を中心に一定の波長間隔で位置する複数の波長を出力する。図２Ｂに示す外部光信号が入力されると、図２Ｃに示すように、外部光信号の波長と一致しないＦＰレーザーの波長は抑制され、外部光信号の波長と一致するＦＰレーザーの波長のみが増幅されて出力される。図２Ｃに示すような出力特性を有するＦＰレーザーを“モードロックされたＦＰレーザー(a mode-locked FP laser)”と称する。ＦＰレーザーに入力される外部信号の光源としては、ＥＤＦ増幅器、ＬＥＤ、ＳＬＤ、ＤＦＢレーザーダイオード、ＦＰレーザーなどを採用することができる。増幅されて出力された波長と抑制されて出力された波長との間の強度差は、隣接モード抑制率(side mode suppression ratio: ＳＭＳＲ)として表現される。ＳＭＳＲが増加するほど、ＦＰレーザーにおいて発生するモード分割雑音及び光ファイバの色分散効果による伝送性能低下が抑制される。従って、モードロックされたＦＰレーザーを直接変調することによって、経済的に高速データの長距離伝送を遂行することができる。高速データの長距離伝送を適切に遂行できるほどの高いＳＭＳＲを保障するためには、高出力の信号、または、ＤＢＦレーザーの出力信号のような非常に狭い線幅の信号をＦＰレーザーに入力させる。
【００３２】
図１を参照すると、レーザー光源２００は、Ｎ×Ｎ波長分割多重化／逆多重化器２０１、Ｎ−１個の反射鏡（ミラー）２０２、及びＮ−１個のＦＰレーザー２０３から構成される。
【００３３】
波長分割多重化／逆多重化器２０１は、第２循環器１０４の第２ポートと第１循環器３００との間に連結され、両方の端部にそれぞれ１つの多重化ポート及びＮ−１個の逆多重化ポートを備える。波長分割多重化／逆多重化器２０１は、光増幅器１００によって増幅された光信号の一部を第２循環器の第２ポートを通して一方（入力側）の多重化ポートから受信し、この増幅光信号の一部に対して波長分割逆多重化を遂行して他方（出力側）の逆多重化ポートに出力する。また、他方の逆多重化ポートに入力される光信号は一方の多重化ポートに出力される。さらに、光増幅器１００によって増幅された光信号の残りを第１循環器３００の第２ポートを通して他方の多重化ポートから受信し、該増幅光信号の残りに対して波長分割逆多重化を遂行して一方の逆多重化ポートに出力する。波長分割多重化／逆多重化器２０１は、Ｎ−１個の逆多重化ポートに入力される光信号に対して波長分割多重化を遂行する。このような波長分割多重化／逆多重化器２０１としては、ＷＧＲを採用することができる。
【００３４】
それぞれの反射鏡２０２は、他方の側のＮ−１個の逆多重化ポートに連結され、この他方の逆多重化ポートから出力される逆多重化された信号を反射し、この反射信号を同じ他方の逆多重化ポートに再入力する。
【００３５】
ＦＰレーザー２０３は、一方の側のＮ−１個の逆多重化ポートに連結され、逆多重化ポートを通して入力された逆多重化光信号によってモードロックされることによってモードロック光信号を出力する。
【００３６】
図１を参照すると、第１循環器３００は、波長分割多重化／逆多重化器２０１の他方の多重化ポートに連結され、第１ポートを通して入力される光増幅器１００によって増幅された光信号の一部を第２ポートを通して波長分割多重化／逆多重化器２０１の他方の多重化ポートに出力し、第２ポートを通して波長分割多重化／逆多重化器２０１の他方の多重化ポートから入力されるモードロックされた光信号を第３ポートを通して伝送リンク５００に出力する。
【００３７】
第１分配器４００は、光増幅器１００と第１循環器３００の第１ポートとの間に連結され、光増幅器１００によって増幅された光信号を一部分岐し、該分岐した光信号を第１増幅用光ファイバ１０３に結合させ、残りの光信号を第１循環器３００の第１ポートに入力させる。
【００３８】
以下、上記の構成を有するレーザー装置の動作を説明する。
【００３９】
図１を参照すると、１段目のエルビウム添加光ファイバである第１増幅用光ファイバ１０３によって生成された広いスペクトル帯域を有するＡＳＥは、循環器１０４の第１ポートを通して第２ポートと連結されたＮ×Ｎ個の波長分割多重化／逆多重化器２０１に入力され、スペクトル分割されて逆多重化される。Ｎ−１個のスペクトル分割されたチャネルは、ミラー２０２によって反射されて波長分割多重化／逆多重化器２０１に再入力される。これによる多重化の後、該多重化チャネルは、循環器１０４の第２ポートを通して第３ポートと連結されたＢＰＦ１０５に出力される。当該多重化光信号のスペクトル帯域は、スペクトル分割用ＷＧＲである波長分割多重化／逆多重化器２０１の自由スペクトル間隔と同一の通過帯域(passband)を有するＢＰＦ１０５によって制限される。
【００４０】
制限されたスペクトル帯域の多重化信号は、２段目のエルビウム添加光ファイバである第２増幅用光ファイバ１０６によって増幅されて分配器４００に入力される。分配器４００を通して、多重化信号の一部は第１増幅用光ファイバ１０３に入力され、残りは循環器３００の第１ポートを通して第２ポートと連結された波長分割多重化／逆多重化器２０１に入力される。
【００４１】
第１増幅用光ファイバ１０３に入力された多重化光信号は増幅された後、循環器１０４→ＷＧＲ２０１→ミラー２０２→ＷＧＲ２０１→循環器１０４→ＢＰＦ１０５→第２増幅用光ファイバ１０６→分配器４００の過程を繰り返して処理され、高出力の非常に狭い線幅を有する多重化信号が生成される。このような光源を“多波長レージング光源(multi-frequency lasing light source)”と称する。
【００４２】
分配器４００から出力される多重化光信号の残りは、循環器３００の第１ポートを通して第２ポートと連結された波長分割多重化／逆多重化器２０１に入力されて逆多重化される。それぞれ逆多重化されたチャネルは、ＦＰレーザー２０３に入力され、各ＦＰレーザー２０３は、入力されるチャネルでモードロックされた信号を出力する。そのモードロックされた信号は、波長分割多重化／逆多重化器２０１に入力されて多重化され、そして該多重化信号は、循環器３００の第２ポートを通して第３ポートと連結された光伝送リンクに出力される。ＦＰレーザー２０３は、高価な外部変調器を使用せずに、伝送する高速のデータ信号によって直接変調を遂行する。
【００４３】
図３は、本発明による多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置の第２実施例を示す。図３に示すＦＰレーザー装置は、図１に示すＦＰレーザー装置の構成に偏光制御器(polarization controller: ＰＣ)２０４及び偏光器(polarizer)２０５をさらに備える構成である。
【００４４】
図３を参照すると、ＰＣ２０４は、ＦＰレーザー２０３と波長分割多重化／逆多重化器２０１との間に配置され、偏光器２０５は、循環器３００と分配器４００との間に配置される。各ＦＰレーザ２０３は、ＦＰレーザー２０３のモードロック効率を改善することによって、より低い出力の入力信号からより高いＳＭＳＲを有するモードロック光信号を出力することができるように構成される。ＦＰレーザー２０３にしきい値電流以上のバイアス電流を印加した後、ＰＣ２０４を調節してＦＰレーザー２０３から出力される信号と同一の偏光を有する光信号をＦＰレーザー２０３に入力させると、ＦＰレーザー２０３のモードロック効率が向上し、比較的低い出力の光信号が入力されても、ＦＰレーザー２０３から出力されるモードロック光信号は、高速長距離伝送において要求されるＳＭＳＲを保障することができる。
【００４５】
以下、本発明による多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置の応用に関して説明する。
【００４６】
図４は、本発明の多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置を利用したＷＤＭ方式の受動型光加入者ネットワークの信号伝送のための一例を示す。本例の受動型光加入者ネットワークは、中央局１、地域局２及び複数の加入者装置(Optical Network Unit)３が伝送光ファイバで連結される。
【００４７】
中央局１は、図１の多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置を利用した本発明の光源、そのＷＧＲ２０１に対するＮ−１個のＦＰレーザー２０３が連結されるＮ−１個の第１波長分割多重化／逆多重化器１１、この第１波長分割多重化／逆多重化器１１の逆多重化ポートに接続されて加入者のチャネル信号を受信するＮ−１個の上向(Upstream)光受信器１２、地域局２及び加入者装置３に位置した本発明の光源を駆動するためのポンピング光を出力するポンピングレーザーダイオード１３、及び上／下向(Up/Downstream)光信号及びポンピング光を多重化／逆多重化するための第２及び第３波長分割多重化／逆多重化器１４，１５を備えている。
【００４８】
地域局２は、Ｎ−１個のＦＰレーザー２０３を除いた本発明の光源、及び上／下向光信号及びポンピング光を多重化／逆多重化するための第４及び第５波長分割多重化／逆多重化器２１，２２を備える。
【００４９】
加入者装置３は、地域局２から提供される光信号（多波長レージング光）によってモードロックされるＦＰレーザー２０３、地域局２によって逆多重化された下向チャネル信号を受信するための下向光受信器３８、及びＦＰレーザー２０３の入／出力光信号及び下向光受信器３８によって入力される下向チャネルを多重化／逆多重化するための第６波長分割多重化／逆多重化器３７を備える。
【００５０】
以下、この本発明の光源を利用したＷＤＭ方式の受動型光加入者ネットワークの動作を説明する。
【００５１】
図４を参照すると、中央局１に位置した多波長レージング光源から出力される多重化信号は、第２波長分割多重化／逆多重化器１４及び循環器３００を通してＷＧＲ２０１に入力されて逆多重化される。この逆多重化チャネルは、第１波長分割多重化／逆多重化器１１を通してＦＰレーザー２０３に入力され、ＦＰレーザー２０３は、伝送する下向データによって直接変調されたモードロック光信号を出力する。モードロック光信号は、第１波長分割多重化／逆多重化器１１を通してＷＧＲ２０１に再入力され多重化される。この多重化信号は、循環器３００を通して第３波長分割多重化／逆多重化器１４に入力され、上向多波長レージング光源（地域局２）を励起するためのポンピングレーザーダイオード１３から出力されたポンピング光とともに多重化される。当該多重化信号は、伝送光ファイバ４を通して地域局２に伝送される。地域局２に伝送された多重化下向光信号及びポンピング光は、第４波長分割多重化／逆多重化器２１によって逆多重化される。そのポンピング光は、上向多波長レージング光源を励起する。また下向光信号は、第５波長分割多重化／逆多重化器２２及び循環器３００を通してＷＧＲ２０１に入力され逆多重化される。逆多重化された下向チャネルは、加入者装置３の下向光受信器３８に入力されて電気信号として検出される。
【００５２】
地域局２に位置した上向多波長レージング光源から出力される多重化信号は、第５波長分割多重化／逆多重化器２２及び循環器３００を通してＷＧＲ２０１に入力され逆多重化される。この逆多重化チャネルは、加入者装置３の第６波長分割多重化／逆多重化器３７を通してＦＰレーザー２０３に入力される。ＦＰレーザー２０３は、伝送する上向データによって直接変調されたモードロック光信号を出力する。このモードロック光信号は、第６波長分割多重化／逆多重化器３７を通して地域局２に位置したＷＧＲ２０１に再入力され多重化される。当該多重化上向光信号は、循環器３００、第４波長分割多重化／逆多重化器２１、及び伝送光ファイバ４を通して中央局１に伝送される。中央局１に入力される上向光信号は、第３波長分割多重化／逆多重化器１５、第２波長分割多重化／逆多重化器１４、及び循環器３００を通してＷＧＲ２０１に入力され逆多重化される。この逆多重化された上向チャネルは、第１波長分割多重化／逆多重化器１１を通して上向光受信器１２に入力されて電気信号として検出される。
【００５３】
図４を参照すると、本発明の光源を利用したＷＤＭ方式の受動型光加入者ネットワークは、１つの伝送光ファイバを使用して上向光信号及び下向光信号を同時に伝送する。従って、異なる中心波長を有するＢＰＦ１０５−１とＢＰＦ１０５−２を下向多波長レージング光源および上向多波長レージング光源に使用して、上向光信号の波長帯域及び下向光信号の波長帯域を分離する。
【００５４】
図５は、下向多波長レージング光源に使用される第１ＢＰＦ１０５−１の帯域特性５０１及び上向多波長レージング光源に使用される第２ＢＰＦ１０５−２の帯域通過特性５０２を示す。第１及び第２ＢＰＦ１０５−１，１０５−２の通過帯域は、それぞれＷＧＲの１つの自由スペクトル間隔と同一であり、中心波長の間隔は、ＷＧＲの１つの自由スペクトル間隔以上である。従って、上向光信号及び下向光信号の波長帯域は重複されない。
【００５５】
図６Ａは、第２及び第５波長分割多重化／逆多重化器１４，２２の帯域通過特性を示し、図６Ｂは、第３及び第４波長分割多重化器１５，２１の帯域通過特性を示す。第２及び第５波長分割多重化／逆多重化器１４，２２は、上向光信号及び下向光信号を多重化／逆多重化し、第１及び第２ＢＰＦ１０５−１，１０５−２の組み合わせに応じて構成される。さらに、第３及び第４波長分割多重化器１５，２１は、上向光信号、下向光信号及び上向多波長レージング光源を歴するためのポンピング光を多重化／逆多重化し、第１及び第２ＢＰＦ１０５−１，１０５−２及びポンピングレーザーの波長の組み合わせに応じて構成される。
【００５６】
図７は、本発明による多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置の第２実施例(図３)を利用したＷＤＭ方式の受動型光加入者ネットワークの構成を示す。図７の受動型光加入者ネットワークの構成は、図４に示す受動型光加入者ネットワークと比べて、偏光制御器(polarization controller: ＰＣ)２０４及び偏光器２０５をさらに備えることを除いて同一の構成である。
【００５７】
以上、本発明を具体的実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は上記の実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置の第１実施例を示す図。
【図２Ａ】ＦＰレーザーのモードロック現象を説明するための図で、ＦＰレーザーのモードロック現象が発生する前の光スペクトル、つまり、一般的なＦＰレーザーの光スペクトルを示す。
【図２Ｂ】ＦＰレーザーのモードロック現象を説明するための図で、ＦＰレーザーに入力される外部光信号の光スペクトルを示す。
【図２Ｃ】ＦＰレーザーのモードロック現象を説明するための図で、入力される外部光信号（図２Ｂ）でモードロックされたＦＰレーザーの光スペクトルを示す。
【図３】本発明による多波長レージング光源モードロックＦＰレーザー装置の第２実施例を示す図。
【図４】図１の第１実施例を利用した光伝送装置の構成を示す図。
【図５】図４に示す第１ＢＰＦ及び第２ＢＰＦの帯域通過特性を示す図。
【図６Ａ】図４の光伝送装置に使用された波長分割多重化器の帯域通過特性を示す図で、 第２及び第５波長分割多重化／逆多重化器１４，２２の帯域通過特性を示す。
【図６Ｂ】図４の光伝送装置に使用された波長分割多重化器の帯域通過特性を示す図で、第３及び第４波長分割多重化器１５，２１の帯域通過特性を示す。
【図７】図３の第２実施例を利用した光伝送装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００５９】
１００  光増幅器
１０１  ポンピング光源
１０２  分配器
１０３，１０６  増幅用光ファイバ（ＥＤＦ）
１０４  循環器（サーキュレータ）
１０５  帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
２００  レーザー光源
２０１  波長分割多重化／逆多重化器（ＷＧＲ）
２０２  反射鏡（ミラー）
２０３  ファブリペロレーザー
３００  循環器（サーキュレータ）
４００  分配器
【図１】
2004312675.tif 000003
【図２Ａ】
2004312675.tif 000004
【図２Ｂ】
2004312675.tif 000005
【図２Ｃ】
2004312675.tif 000006
【図３】
2004312675.tif 000007
【図４】
2004312675.tif 000008
【図５】
2004312675.tif 000009
【図６Ａ】
2004312675.tif 000010
【図６Ｂ】
2004312675.tif 000011
【図７】
2004312675.tif 000012