(57)【要約】【課題】本発明は、簡単な構成で複数の単一波長光源を得ることができ、その周波数間隔がエレクトロニクス変調限界周波数を超える等間隔の多波長光源を生成する多波長光源生成方法及びその装置を提供することを目的とする。【解決手段】パルス光源を変調して所定繰り返し周波数の光パルスを出力し、パルス光源の出力する光パルスを時分割多重して所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスを出力し、所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスを分波し多波長光源として出力することにより、簡単な構成で複数の単一波長光源を得ることができ、その周波数間隔がエレクトロニクス変調限界周波数を超える等間隔の多波長光源を生成することができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光源を変調して所定繰り返し周波数の光パルスを出力し、
前記パルス光源の出力する光パルスを時分割多重して前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスを出力し、
前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスの波長を分波し多波長光源として出力することを特徴とする多波長光源生成方法。
【請求項２】
パルス光源を変調して所定繰り返し周波数の光パルスを出力するパルス光源と、
前記パルス光源の出力する光パルスを時分割多重して前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスを出力する時分割多重手段と、
前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスの波長を分波し多波長光源として出力する波長分波手段を
有することを特徴とする多波長光源生成装置。
【請求項３】
請求項２記載の多波長光源生成装置において、
前記時分割多重手段は、マッハ・ツェンダー干渉計型の時分割多重装置であることを特徴とする多波長光源生成装置。
【請求項４】
請求項２記載の多波長光源生成装置において、
前記時分割多重手段は、マイケルソン干渉計型の時分割多重装置であることを特徴とする多波長光源生成装置。
【請求項５】
請求項２記載の多波長光源生成装置において、
前記時分割多重手段は、プレーナ光回路に形成された光路長の異なる複数の光導波路を用いて前記光パルスを時分割多重することを特徴とする多波長光源生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多波長光源生成方法及びその装置に関し、特に、周波数間隔が等しい多波長光源を生成する多波長光源生成方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）通信システムが実用化されて以来、伝送容量の大容量化が続いている。数百個の単一波長光源を用いて、一波長当たり１０〜４０Ｇｂ／ｓの伝送速度で、総容量が毎秒テラビットを越えるシステムの研究発表が盛んに行われている。
【０００３】
光ファイバ通信システムの信号光波長は、ＩＴＵ−Ｔの勧告により、１９３．１ＴＨｚを基準に１００ＧＨｚ間隔に配置するように規定されている。従って、これに定められるグリッド上で発振するように、波長は精密に制御されなければならない。
【０００４】
従来、最も一般的に用いられる多波長光源は、図１に示すように、通信システムで必要とされる波長数分だけの単一波長レーザ１０１〜１０ｎで構成されている。各単一波長レーザは、例えば分布帰還型レーザなどである。この構成では、数百波長を利用する大容量通信システムでは、数百個のレーザを準備することになり、多波長光源装置の大型化及び消費電力増大が避けられない。また、絶対波長を管理するために、出力波長を監視してグリッドからのズレを補償する監視制御回路１２１〜１２ｎを、レーザ毎に付加しなければならない。
【０００５】
簡易な構成の多波長光源を実現する別の方法として、図２に示すように、繰り返し周波数ｆ０で変調されたパルス光源１４の出力する変調光から、変調により生じた縦モード成分を波長分波器１６にて分離して、多波長光源にする手法がある（例えば非特許文献１参照。）。
【０００６】
繰り返し周波数ｆ０［Ｈｚ］の光パルス列の電界Ｅ０を、（１）式で表現する。ここで、ｔは時間、ｇ（）は関数、ｎは整数である。
【０００７】
【数１】
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この光スペクトルＰ０は、フーリエ変換により求まり、（２）式で表される。ここで、δはデルタ関数を表し、Ｔ０＝１／ｆ０である。
【０００８】
【数２】
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（２）式から分かるとおり、波長領域ではｆ０［Ｈｚ］の縦モード成分で構成されている。これらの縦モード成分を狭帯域フィルタで取り出すと、モード数分だけの単一波長光源を作り出すことが出来る。
【０００９】
この方法は、１つの（励起）光源から複数の単一波長光源を実現できる特徴があるので、光源構成を簡易に実現できる可能性がある。また、縦モードの間隔が変調周波数に一致しているので、変調周波数を精度良く管理することにより、個別の波長監視制御を省略することも可能になる。
【００１０】
なお、多波長を一括して分離する技術としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ２００１，ＭＥ−２，  Ａｎａｈｅｉｍ，ＣＡ，Ｍａｒ．１７−２２．
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−１９５７３２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、光スペクトルの縦モード成分を狭帯域フィルタで抜き出すことにより、複数の単一波長光源を作り出すことができるが、図２に示す従来技術では、電気変調により縦モード成分を生成するので、その間隔がエレクトロニクスの動作速度に制限される。従って、一般にエレクトロニクス動作制限と言われる４０ＧＨｚを超える周波数間隔の縦モード成分を生成することが難しいという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、簡単な構成で複数の単一波長光源を得ることができ、その周波数間隔がエレクトロニクス変調限界周波数を超える等間隔の多波長光源を生成することができる多波長光源生成方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１，２記載の発明は、パルス光源を変調して所定繰り返し周波数の光パルスを出力し、前記パルス光源の出力する光パルスを時分割多重して前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスを出力し、前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスの波長を分波し多波長光源として出力することにより、
簡単な構成で複数の単一波長光源を得ることができ、その周波数間隔がエレクトロニクス変調限界周波数を超える等間隔の多波長光源を生成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図３は、本発明の多波長光源生成装置の第１実施例の構成図を示す。同図中、パルス光源２０はシンセサイザ２２から供給される周波数ｆ０［Ｈｚ］の信号で変調されて、繰り返し周波数ｆ０［Ｈｚ］の光パルスを発生する。ここで一般に、ｆ０［Ｈｚ］は１０〜４０ＧＨｚ程度である。また、パルス光源２０としては、半導体モード同期レーザ、ファイバリングレーザ、半導体リングレーザ、電界吸収型変調器を用いたパルス光源などがある。
（２）式から明らかなように、波長領域で観測すると、パルス光源２０の出力する光パルス列の周波数間隔はｆ０［Ｈｚ］になっている。この光パルス列を、時分割多重装置２４に導き、隣接パルスとクロストークを起こさない範囲で、繰り返し周波数をＮ倍にする。時分割多重装置２４から出力される光パルスの周波数成分は、Ｎ×ｆ０［Ｈｚ］になる。そして、繰り返し周波数をＮ倍にした場合、（２）式から明らかなように、縦モードの周波数間隔もＮ倍になる。
【００１８】
この周波数間隔Ｎ×ｆ０［Ｈｚ］の縦モード成分を、透過中心周波数間隔がＮ×ｆ０［Ｈｚ］の多峰性の波長分波器２６で分波すると、周波数間隔Ｎ×ｆ０［Ｈｚ］の多波長光源を実現できる。波長分波器２６としては、アレイ導波路格子型（ＡＷＧ）フィルタやインターリーバーなどを用いる。
【００１９】
時分割多重装置２４の要件としては、光パルス列の繰り返し周波数を定倍することである。ただし、定倍後のパルスの偏波状態、強度、隣接パルスとの間隔など等しくなければならない。
【００２０】
この要件を満たす時分割多重装置の１つとして、マッハ・ツェンダー干渉計型の時分割多重装置がある。図４はマッハ・ツェンダー干渉計型の時分割多重装置の一実施例の構成図を示す。同図中、繰り返し周波数ｆ０［Ｈｚ］の光パルス列を、偏波コントローラ３０を通した後、光カプラ３２で２つの経路に分岐する。それぞれの経路に、可変光減衰器３４と可変光遅延器３６が設けられている。図４では各経路に可変光減衰器３４と可変光遅延器３６が１つずつ配置してあるが、一方の経路のみに２つを配置してもよい。
【００２１】
可変光遅延器３６で２つの経路の時間差が１／（２ｆ０）［ｓｅｃ］となるように調整し、合波用の光カプラ４０から出力される光パルス列の繰り返し周波数が２倍になるようにする。可変光遅延器３６は、例えばマイクロメータ３７とコーナーキューブ３８を組み合わせた遅延回路により、光路長をマイクロメータ３７で微調整することで光パルス列の遅延距離の制御が可能になる。
【００２２】
また、可変光減衰器３４でパルスの強度を調整して、別々の経路を伝搬した２つの光パルス列の強度が光カプラ４０で合波後に等しくなるようにする。この場合、偏波コントローラ３０より後の全光部品３２〜４０は偏波保持型の部品で構成し、多重後の光パルス列の偏波状態が単一偏波になるように、入射端の偏波コントローラを調整する。
【００２３】
もちろん、パルス光源２０の出力から偏波保持型の部品で構成すれば、ここで偏波コントローラ３０は必要ない。また、マイクロメータ３７を使用することにより、遅延時間はフェムト秒のオーダーで制御でき、絶対波長に数％の誤差が許容されている通常の光源では、この制御で十分精度良く波長を制御できる。
【００２４】
この一連の操作により、繰り返し周波数を２×ｆ０［Ｈｚ］にすることが出来る。更に、同じ手続きを順次繰り返すことにより、２ｎ倍（ただしｎは正の整数）の繰り返し周波数の光パルス列が得られる。
【００２５】
また、図５の変形例に示すように、繰り返し周波数ｆ０［Ｈｚ］の光パルス列を、偏波コントローラ４１を通した後、光カプラ４２で３つの経路に分岐する。２つの経路に、可変光減衰器４３，４４と可変光遅延器４５，４６を設け、各経路の時間差が±１／（３ｆ０）［ｓｅｃ］となるように調整すると共に、別々の経路を伝搬した３つの光パルス列の強度及び偏波状態が光カプラ４７で合波後に等しくなるようにする。これにより、３つの経路を通った光パルス列を光カプラ４７で合波することで、繰り返し周波数３×ｆ０［Ｈｚ］の光パルス列を得ることができる。
【００２６】
図６は、マイケルソン干渉計型の時分割多重装置の一実施例の構成図を示す。同図中、入力ポート５０から入射した繰り返し周波数ｆ０［Ｈｚ］の光パルス列はハーフミラー５１で２分岐される。ハーフミラー５１で反射された一方の光パルス列は、可変光遅延器５２で反射され、ハーフミラー５１を透過して出力ポート５４より出力される。
【００２７】
また、入力ポート５０から入射しハーフミラー５１を透過した他方の光パルス列は可変光減衰器５３を通ったのちミラー５４で反射され、再び可変光減衰器５３を通ったのちハーフミラー５１で反射され出力ポート５５より出力される。
【００２８】
ここでも、可変光遅延器５２で各経路の時間差が１／（２ｆ０）［ｓｅｃ］となるように調整すると共に、別々の経路を伝搬した２つの光パルス列の強度が出力ポート５５で等しくなるように可変光減衰器５３で調整する。これにより、出力ポート５５において繰り返し周波数２×ｆ０［Ｈｚ］の光パルス列を得ることができる。
【００２９】
図７は、プレーナ光回路を用いた時分割多重装置の一実施例の構成図を示す。同図中、プレーナ光回路（ＰＬＣ）６０には入力光導波路６１及び光導波路６２，６３及び出力光導波路６４が形成されている。入力光導波路６１は光導波路６２，６３に分岐し、光導波路６２，６３それぞれの他端は出力光導波路６４に結合している。
【００３０】
光導波路６３の光路長は光導波路６２に対して時間差が１／（２ｆ０）［ｓｅｃ］となるように設定されており、また、光導波路６２，６３それぞれは光減衰量が同一となるように設定されている。これにより、出力光導波路６４から繰り返し周波数２×ｆ０［Ｈｚ］の光パルス列を出力することができる。
【００３１】
なお、上記プレーナ光回路（ＰＬＣ）６０を用いた時分割多重装置２４と波長分波器２６を構成するＡＷＧを同一のシリコンもしくは石英基板上に作製すれば、より安定な多波長光源を実現できる。
【００３２】
ところで、図３に示す本発明の基本構成で実現できる多波長光源の波長数は、パルス光源２０としてのモード同期レーザから出力される光パルス列のスペクトル帯域で一意に決まる。即ち、パルス幅が狭いほどスペクトル帯域は広いので、多数の光源を作り出すことが出来る。
【００３３】
更に多くの波長数を同時に確保する手段として、スペクトル拡散技術を利用する手法がある。図８は、本発明の多波長光源生成装置の第２実施例の構成図を示す。同図中、図３と同一部分には同一符号を付す。
【００３４】
図８において、パルス光源２０はシンセサイザ２２から供給される周波数ｆ０［Ｈｚ］の信号で変調されて、繰り返し周波数ｆ０［Ｈｚ］の光パルスを発生する。この光パルス列を、時分割多重装置２４に導き、繰り返し周波数をＮ倍にする。
【００３５】
時分割多重装置２４により所望の周波数間隔にした光パルス列を、スペクトル拡散装置７０でスペクトルを拡散する。スペクトル拡散装置７０は、先に本出願人が特開２００２−７７０５２号等により提案したものであり、第３次非線形効果を有する非線形媒質で構成され、媒質中で非線形効果によりスペクトルが拡散し、光パルス列の周波数帯域をＭ倍（通常は１．５倍）にする。非線形媒質としては、高非線形ファイバやホーリーファイバ等の非線形性を高めたファイバが有効である。
【００３６】
スペクトル拡散装置７０が出力する繰り返し周波数がＮ×ｆ０［Ｈｚ］で周波数帯域をＭ倍の光パルスは、透過中心周波数間隔がＮ×ｆ０［Ｈｚ］の多峰性の波長分波器７２で分波されて出力される。
【００３７】
図９は、本発明の多波長光源生成装置の第３実施例の構成図を示す。この実施例の第２実施例との違いは、時分割多重装置２４とスペクトル拡散装置７０の順序が逆になっている点である。図１０に示す順序で配置した場合でも、同様に周波数間隔が大きく、なおかつ、等しい多波長光源を実現できる。
【００３８】
以上説明してきたように、本発明による多波長光源は、エレクトロニクス変調限界周波数を上回る等周波数間隔の多波長光源を提供することを可能とする。
【００３９】
なお、時分割多重装置２４が請求項記載の時分割多重手段に対応し、波長分波器２６が波長分波手段に対応し、スペクトル拡散装置７０がスペクトル拡散手段に対応する。
【００４０】
（付記１）  パルス光源を変調して所定繰り返し周波数の光パルスを出力し、
前記パルス光源の出力する光パルスを時分割多重して前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスを出力し、
前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスの波長を分波し多波長光源として出力することを特徴とする多波長光源生成方法。
【００４１】
（付記２）  パルス光源を変調して所定繰り返し周波数の光パルスを出力するパルス光源と、
前記パルス光源の出力する光パルスを時分割多重して前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスを出力する時分割多重手段と、
前記所定繰り返し周波数の整数倍の光パルスの波長を分波し多波長光源として出力する波長分波手段を
有することを特徴とする多波長光源生成装置。
【００４２】
（付記３）  付記２記載の多波長光源生成装置において、
前記時分割多重手段は、マッハ・ツェンダー干渉計型の時分割多重装置であることを特徴とする多波長光源生成装置。
【００４３】
（付記４）  付記２記載の多波長光源生成装置において、
前記時分割多重手段は、マイケルソン干渉計型の時分割多重装置であることを特徴とする多波長光源生成装置。
【００４４】
（付記５）  付記２記載の多波長光源生成装置において、
前記時分割多重手段は、プレーナ光回路に形成された光路長の異なる複数の光導波路を用いて前記光パルスを時分割多重することを特徴とする多波長光源生成装置。
【００４５】
（付記６）  付記２乃至５のいずれか記載の多波長光源生成装置において、
前記波長分波手段は、透過中心周波数間隔が前記所定繰り返し周波数の整数倍の多峰性の波長分波器であることを特徴とする多波長光源生成装置。
【００４６】
（付記７）  付記６記載の多波長光源生成装置において、
前記波長分波器は、アレイ導波路格子型フィルタであることを特徴とする多波長光源生成装置。
【００４７】
（付記８）  付記６記載の多波長光源生成装置において、
前記プレーナ光回路と前記アレイ導波路格子型フィルタを１つの基板上に作製することを特徴とする多波長光源生成装置。
【００４８】
（付記９）  付記２記載の多波長光源生成装置において、
第３次非線形効果を有する非線形媒質で構成されており、前記パルス光源または前記時分割多重手段から供給される光パルスのスペクトルを拡散するスペクトル拡散手段を
有することを特徴とする多波長光源生成装置。
【００４９】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１，２記載の発明によれば、簡単な構成で複数の単一波長光源を得ることができ、その周波数間隔がエレクトロニクス変調限界周波数を超える等間隔の多波長光源を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の多波長光源生成装置の一例の構成図である。
【図２】従来の多波長光源生成装置の他の一例の構成図である。
【図３】本発明の多波長光源生成装置の第１実施例の構成図である。
【図４】マッハ・ツェンダー干渉計型の時分割多重装置の一実施例の構成図である。
【図５】マッハ・ツェンダー干渉計型の時分割多重装置の変形例の構成図である。
【図６】マイケルソン干渉計型の時分割多重装置の一実施例の構成図である。
【図７】プレーナ光回路を用いた時分割多重装置の一実施例の構成図である。
【図８】本発明の多波長光源生成装置の第２実施例の構成図である。
【図９】本発明の多波長光源生成装置の第３実施例の構成図である。
【符号の説明】
２０  パルス光源
２２  シンセサイザ
２４  時分割多重装置
２６，７２  波長分波器
３０  偏波コントローラ
３２  光カプラ
３４，４３，４４，５３  可変光減衰器
３６，４５，４６，５２  可変光遅延器
３７  マイクロメータ
３８  コーナーキューブ
４０，４７  光カプラ
４１  偏波コントローラ
５０  入力ポート
５１  ハーフミラー
５４  ミラー
６０  プレーナ光回路（ＰＬＣ）
６１  入力光導波路
６２，６３  光導波路
６４  出力光導波路
７０  スペクトル拡散装置
【図１】
2004279589.tif 000005
【図２】
2004279589.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004279589.tif 000009
【図６】
2004279589.tif 000010
【図７】
2004279589.tif 000011
【図８】
2004279589.tif 000012
【図９】
2004279589.tif 000013