(57)【要約】【課題】高い変調周波数で変調することができる光ファイバ変調装置を提供する。【解決手段】変調タイミングに応じて所定のバイアス上でオン／オフするパルス状の駆動信号を生成するバイアスパルス駆動部１０、２１と、バイアスパルス駆動部からの駆動信号に応じてバイアスされたパルス状のレーザ光を発生するファイバアンプ励起用光源１１、１４と、ファイバアンプ励起用光源で発生されたバイアスされたパルス状のレーザ光により励起され、該励起によるエネルギーを外部からの光信号に付与して増幅された光信号を出力するファイバアンプ１６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調タイミングに応じて所定のバイアス上でオン／オフするパルス状の駆動信号を生成するバイアスパルス駆動部と、
前記バイアスパルス駆動部からの駆動信号に応じてバイアスされたパルス状のレーザ光を発生するファイバアンプ励起用光源と、
前記ファイバアンプ励起用光源で発生されたバイアスされたパルス状のレーザ光により励起され、該励起によるエネルギーを外部からの光信号に付与して増幅された光信号を出力するファイバアンプと、
を備えたことを特徴とする光ファイバ変調装置。
【請求項２】
前記ファイバアンプから出力される光信号を所定の閾値でスライスすることによりバイアスが除去された光信号を出力する光信号整形手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ変調装置。
【請求項３】
前記光信号整形手段は、光パラメトリック発振器から構成されていることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された光信号を増幅して変調する光ファイバ変調装置に関し、特に、変調周波数及び変調度を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力された光信号を増幅する光ファイバ増幅器が知られている（例えば、特許文献１参照）。図８はこの種の従来の光ファイバ増幅器に光変調装置を組み合わせて成る光ファイバ変調装置の構成を示すブロック図である。
【０００３】
この光ファイバ変調装置は、第１直流駆動部１０、第１ファイバアンプ励起用光源１１、第１光合波器１２、第２直流駆動部１３、第２ファイバアンプ励起用光源１４、第２光合波器１５、ファイバアンプ１６及び変調装置１７から構成されている。
【０００４】
第１直流駆動部１０は、図９（Ｂ）に示すような直流電流から成る駆動信号を発生し、第１ファイバアンプ励起用光源１１に供給する。第１ファイバアンプ励起用光源１１は、半導体レーザ発振器から構成されており、第１直流駆動部１０から供給される駆動信号によって駆動されることにより一定の大きさのレーザ光を発生する。この第１ファイバアンプ励起用光源１１で発生されたレーザ光は、第１光合波器１２に送られる。第１光合波器１２は、図９（Ａ）に示すような、外部から入力される光信号の特定波長の光を透過させてファイバアンプ１６の一端部に送るとともに、第１ファイバアンプ励起用光源１１からのレーザ光をファイバアンプ１６の一端部に送る。
【０００５】
第２直流駆動部１３は、第１直流駆動部１０と同様に、図９（Ｂ）に示すような直流電流から成る駆動信号を発生し、第２ファイバアンプ励起用光源１４に供給する。第２ファイバアンプ励起用光源１４は、第１ファイバアンプ励起用光源１１と同様に、半導体レーザ発振器から構成されており、第２直流駆動部１３から供給される駆動信号によって駆動されることにより一定の大きさのレーザ光を発生する。この第２ファイバアンプ励起用光源１４で発生されたレーザ光は、第２光合波器１５に送られる。第２光合波器１５は、第２ファイバアンプ励起用光源１４からのレーザ光をファイバアンプ１６の他端部に送る。
【０００６】
ファイバアンプ１６は光ファイバから構成されており、第１ファイバアンプ励起用光源１１から第１光合波器１２を介して送られてくるレーザ光と第２ファイバアンプ励起用光源１４から第２光合波器１５を介して送られてくるレーザ光とによって与えられるエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを、外部から第１光合波器１２を介して入力されるシード光に付与する。これにより、光信号が増幅され、図９（Ｃ）に示すような、所定のエネルギーレベルを有する光信号が出力される。このファイバアンプ１６から出力される光信号は、第２光合波器１５を介して変調装置１７に送られる。
【０００７】
変調装置１７は、光学系部品である変調素子から構成されている。この変調装置１７は、図示しない外部から電界が印加されることにより光信号の透過／阻止を制御し、入力された光信号を変調する。この変調装置１７で変調された光信号は、図９（Ｄ）に示すようなパルス状の光信号として出力される。
【０００８】
ところで、上記のように構成される従来の光ファイバ変調装置は、その内部に変調装置１７という光学系部品を設けなければならないので、装置が大型になり、また、変調装置１７を駆動するための電力が必要であるので、消費電力も大きくなるという欠点を有している。
【０００９】
そこで、このような欠点を解消するものとして、図１０に示すような改良された光ファイバ変調装置が考えられている。この改良された光ファイバ変調装置は、第１ファイバアンプ励起用光源１１及び第２ファイバアンプ励起用光源１４を変調タイミングに応じてパルス駆動し、ファイバアンプ１６の励起状態をパルスで作り出して光信号を増幅し且つ変調するように構成されている。
【００１０】
具体的には、改良された光ファイバ変調装置は、図８に示した第１直流駆動部１０及び第２直流駆動部１３を、第１パルス駆動部１８及び第２パルス駆動部１９でそれぞれ置き換えて構成されている。以下では、図８に示した光ファイバ変調装置と同一の構成部分にはそれと同一の符号を付して説明を簡略化する。
【００１１】
第１パルス駆動部１８は、図１１（Ｂ）に示すような変調タイミングに応じたパルス電流から成る駆動信号を発生し、第１ファイバアンプ励起用光源１１に供給する。第１ファイバアンプ励起用光源１１は、第１パルス駆動部１８から供給される駆動信号によって駆動されることによりパルス状のレーザ光を発生する。この第１ファイバアンプ励起用光源１１発生されたパルス状のレーザ光は、第１光合波器１２に送られる。第１光合波器１２は、図１１（Ａ）に示すような、外部から入力される光信号の特定波長の光を透過させてファイバアンプ１６の一端部に送るとともに、第１ファイバアンプ励起用光源１１からのパルス状のレーザ光をファイバアンプ１６の一端部に送る。
【００１２】
第２パルス駆動部１９は、第１パルス駆動部１８と同様に、図１１（Ｂ）に示すような変調タイミングに応じたパルス電流から成る駆動信号を発生し、第２ファイバアンプ励起用光源１４に供給する。第２ファイバアンプ励起用光源１４は、第１ファイバアンプ励起用光源１１と同様に、第２パルス駆動部１９から供給される駆動信号によって駆動されることによりパルス状のレーザ光を発生する。この第２ファイバアンプ励起用光源１４で発生されたパルス状のレーザ光は、第２光合波器１５に送られる。第２光合波器１５は、第２ファイバアンプ励起用光源１４からのレーザ光をファイバアンプ１６の他端部に送る。
【００１３】
ファイバアンプ１６は、第１ファイバアンプ励起用光源１１から第１光合波器１２を介して送られてくるパルス状のレーザ光と第２ファイバアンプ励起用光源１４から第２光合波器１５を介して送られてくるパルス状のレーザ光とによって与えられるエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを、外部から第１光合波器１２を介して入力される光信号に付与する。これにより、ファイバアンプ１６は、図１１（Ｃ）に示すような、シード光が増幅され且つ変調された光信号を出力する。このファイバアンプ１６の出力が第２光合波器１５を介して変調出力として外部に出力される。
【００１４】
以上説明したように、従来の光ファイバ変調装置においては、ファイバアンプ１６は、図１２（Ａ）に示すように、励起状態と基底状態（励起がなされていない状態）との何れかに設定されるが、改良に係る従来の光ファイバ変調装置では、図１２（Ｂ）に示すように、励起状態と基底状態とが変調タイミングに応じた間隔で交互に繰り返される。
【特許文献１】特開平７−１９３３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した従来の改良された光ファイバ変調装置では、ファイバアンプ１６の基底状態から励起状態に至るまでの時間が長いため、出力される光信号の変調周波数に上限が生じ、変調周波数を上げることができないという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、高い変調周波数で変調することができる光ファイバ変調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を達成するために、第１の発明に係る光ファイバ変調装置は、変調タイミングに応じて所定のバイアス上でオン／オフするパルス状の駆動信号を生成するバイアスパルス駆動部と、バイアスパルス駆動部からの駆動信号に応じてバイアスされたパルス状のレーザ光を発生するファイバアンプ励起用光源と、ファイバアンプ励起用光源で発生されたバイアスされたパルス状のレーザ光により励起され、該励起によるエネルギーを外部からの光信号に付与して増幅された光信号を出力するファイバアンプとを備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、第２の発明に係る光ファイバ変調装置は、第１の発明に係る光ファイバ変調装置において、ファイバアンプから出力される光信号を所定の閾値でスライスすることによりバイアスが除去された光信号を出力する光信号整形手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、第３の発明に係る光ファイバ変調装置は、第２の発明に係る光ファイバ変調装置において、光信号整形手段は、光パラメトリック発振器から構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明に係る光ファイバ変調装置によれば、バイアスされたパルス状のレーザ光によりファイバアンプを励起し、励起によるエネルギーを外部から入力される光信号に付与して増幅し、バイアスを有する光信号を出力するように構成したので、ファイバアンプ励起用光源から出力されるパルス状のレーザ光は、基底状態より高いエネルギー状態と励起状態との間でオン／オフを繰り返すことになる。その結果、基底状態より高いエネルギー状態から励起状態に至るまでの時間が従来の光ファイバ変調装置より短くなり、出力される光信号の変調周波数の上限を延伸することができる。
【００２１】
また、ファイバアンプ励起用光源は、基底状態より高いエネルギー状態と励起状態との間でオン／オフするので、基底状態と励起状態との間でオン／オフする従来の光ファイバ変調装置に比べてファイバアンプ励起用光源の負荷が低減される。その結果、ファイバアンプ励起用光源の寿命を延ばすことができる。
【００２２】
また、第２の発明に係る光ファイバ変調装置によれば、光信号整形手段によりファイバアンプから出力される光信号を所定の閾値でスライスすることによりバイアス分が除去された光信号を出力するように構成したので、光信号はゼロレベルと元々の高レベルとの間で変化することになり、変調度を高くすることができる。
【００２３】
更に、第３の発明に係る光ファイバ変調装置によれば、光信号整形手段を光パラメトリック発振器で構成したので、従来から使用されている光学系部品を利用することができ、光ファイバ変調装置を安価に構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例に係る光ファイバ変調装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、背景技術の欄で説明した構成部分に相当する部分には、背景技術の欄で使用した符号と同じ符号を用いて説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明の実施例１に係る光ファイバ変調装置の構成を示すブロック図である。この光ファイバ変調装置は、第１バイアスパルス駆動部２０、第１ファイバアンプ励起用光源１１、第１光合波器１２、第２バイアスパルス駆動部２１、第２ファイバアンプ励起用光源１４、第２光合波器１５及びファイバアンプ１６から構成されている。
【００２６】
なお、この明細書では、第１バイアスパルス駆動部２０及び第２バイアスパルス駆動部２１を「バイアスパルス駆動部」、第１ファイバアンプ励起用光源１１及びは第２ファイバアンプ励起用光源１４を「ファイバアンプ励起用光源」と総称する。
【００２７】
第１バイアスパルス駆動部２０は、図２（Ｂ）に示すように、変調タイミングに応じてオン／オフし、且つバイアスされたパルス状の電流信号から成る駆動信号を発生する。この第１バイアスパルス駆動部２０は、図３に示すように、所定の大きさの直流電流（バイアス電流）を出力する直流駆動部２２と変調タイミングに応じたパルス電流を出力するパルス駆動部２３とから構成することができる。そして、直流電流（バイアス電流）とパルス電流とが重畳されて、駆動信号として出力される。この第１バイアスパルス駆動部２０で発生された駆動信号は、第１ファイバアンプ励起用光源１１に供給される。
【００２８】
第１ファイバアンプ励起用光源１１は、半導体レーザ発振器から構成されており、第１バイアスパルス駆動部２０から供給される駆動信号によって駆動されることによりパルス状のレーザ光を発生する。この第１ファイバアンプ励起用光源１１発生されたレーザ光は、第１光合波器１２に送られる。第１光合波器１２は、図２（Ａ）に示すような、外部から入力される光信号の特定波長の光を透過させてファイバアンプ１６に送るとともに、第１ファイバアンプ励起用光源１１からのレーザ光をファイバアンプ１６の一端部に送る。
【００２９】
第２バイアスパルス駆動部２１は、第１バイアスパルス駆動部２０と同様に、図２（Ｂ）に示すようなバイアスされたパルス状の電流信号から成る駆動信号を発生する。この第２バイアスパルス駆動部２１も、図３に示すように構成できる。この第２バイアスパルス駆動部２１で発生された駆動信号は、第２ファイバアンプ励起用光源１４に供給される。
【００３０】
第２ファイバアンプ励起用光源１４は、第１ファイバアンプ励起用光源１１と同様に、半導体レーザ発振器から構成されており、第２バイアスパルス駆動部２１から供給される駆動信号によって駆動されることによりパルス状のレーザ光を発生する。この第２ファイバアンプ励起用光源１４で発生されたレーザ光は、第２光合波器１５に送られる。第２光合波器１５は、第２ファイバアンプ励起用光源１４からのレーザ光をファイバアンプ１６の他端部に送る。
【００３１】
ファイバアンプ１６は、第１ファイバアンプ励起用光源１１から第１光合波器１２を介して送られてくるパルス状のレーザ光と第２ファイバアンプ励起用光源１４から第２光合波器１５を介して送られてくるパルス状のレーザ光とによって付与されるエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを外部から第１光合波器１２を介して入力された光信号に付与する。これにより、ファイバアンプ１６は光信号を増幅し、図２（Ｃ）に示すような、バイアスパルス駆動部２０又は２１からの駆動信号に応じて変調され且つバイアスを有する光信号を出力する。このファイバアンプ１６の出力は、第２光合波器１５を介して変調出力として外部に出力される。
【００３２】
このように構成された本発明の実施例１に係る光ファイバ変調装置の動作を従来の光ファイバ変調装置と比較して説明する。
【００３３】
図４（Ａ）は従来の光ファイバ変調装置における第１パルス駆動部１８及び第２パルス駆動部１９から第１ファイバアンプ励起用光源１１及び第２ファイバアンプ励起用光源１４にそれぞれ供給される電流とファイバアンプ１６から出力される光信号との関係を示す図である。第１パルス駆動部１８又は第２パルス駆動部１９から電流信号から成る駆動信号が出力されると、ファイバアンプ１６は、励起されていない基底状態から時間Δｔ1かけて励起状態に至る。
【００３４】
これに対し、本発明の実施例１に係る光ファイバ変調装置は、図４（Ｂ）に示すように、第１バイアスパルス駆動部２０又は第２バイアスパルス駆動部２１からバイアスされた電流信号から成る駆動信号が出力されると、ファイバアンプ１６は、駆動信号によって基底状態より高いエネルギー状態に維持されている状態から時間Δｔ2かけて励起状態に至る。
【００３５】
ここで、ファイバアンプ１６のエネルギー蓄積の立ち上がり特性が一定であるとすると、時間Δｔ2＜時間Δｔ1の関係が成り立つ。従って、本発明の実施例１に係る光ファイバ変調装置において、従来の光ファイバ変調装置のファイバアンプ１６が励起状態にされている時間である励起時間と同一の励起時間を得るためには駆動信号のパルス幅を狭くすることができる。このことは、変調周波数を従来の光ファイバ変調装置より上げることができることを意味する。
【００３６】
以上説明したように、本発明の実施例１に係る光ファイバ変調装置によれば、バイアスされたパルス状のレーザ光によりファイバアンプ１６を励起し、励起によるエネルギーを外部から入力される光信号に付与して増幅し、バイアスを有する光信号を出力するように構成したので、ファイバアンプ励起用光源から出力されるパルス状のレーザ光は、基底状態より高いエネルギー状態と励起状態との間でオン／オフを繰り返すことになる。
【００３７】
その結果、基底状態より高いエネルギー状態から励起状態に至るまでの時間Δｔ2が従来の光ファイバ変調装置における時間Δｔ1より短くなるので、出力される光信号の変調周波数の上限を延伸することができる。
【００３８】
また、ファイバアンプ励起用光源は、基底状態より高いエネルギー状態と励起状態との間でオン／オフするので、基底状態と励起状態との間でオン／オフする従来の光ファイバ変調装置に比べてファイバアンプ励起用光源の負荷が低減される。その結果、ファイバアンプ励起用光源の寿命を延ばすことができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の実施例２を説明する。本発明の実施例２に係る光ファイバ変調装置は、実施例１に係る光ファイバ変調装置から出力される光信号を更に所定の閾値でスライスすることにより変調度を高くするようにしたことを特徴とするものである。
【００４０】
図５は本発明の実施例２に係る光ファイバ変調装置の構成を示すブロック図である。この光ファイバ変調装置は、実施例１に係る光ファイバ変調装置に、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ；Optical Parametric Oscillator）３０が追加されて構成されている。
【００４１】
光パラメトリック発振器３０は、本発明の光信号整形手段に対応し、入力された光信号のエネルギーレベルが所定の閾値以上の場合には、入力された光信号の波長を別の波長に変換して出力する。一方、入力された光信号のエネルギーレベルが所定の閾値より小さい場合には、入力された光信号の波長の変換は行われずゼロが出力される。
【００４２】
このように構成された実施例２に係る光ファイバ変調装置において、ファイバアンプ１６から第２光合成器１５を介して光信号が出力されるまでの動作は、上述した実施例１に係る光ファイバ変調装置の動作と同じである。ファイバアンプ１６から第２光合成器１５を介して出力される光信号は、図６（Ｃ）に示すような、バイアスパルス駆動部２０又はバイアスパルス駆動部２１からの駆動信号に応じて変調され且つバイアスを有する信号であり、光パラメトリック発振器３０に供給される。
【００４３】
光パラメトリック発振器３０は、図６（Ｃ）に示す光信号を所定の閾値でスライスし、図６（Ｄ）に示すような光信号を変調出力として外部に出力する。この光パラメトリック発振器３０の動作を、図７を参照して更に詳細に説明する。
【００４４】
図７（Ａ）は、ファイバアンプ１６から出力される光信号（図６（Ｃ）に示すものと同じ）を拡大して示したものであり、この光信号が光パラメトリック発振器３０に入力される。この光信号のエネルギーレベルの高い部分をＶH、低い部分をＶLとすると、その変調度は、「（ＶH−ＶL）／ＶH」で表すことができる。光パラメトリック発振器３０としては、ＶHとＶLとの間にスライスするための閾値を有するものが選択される。閾値がＶHとＶLとの中間に存在する場合は、変調度は略「０．５」になる
光パラメトリック発振器３０は、図７（Ａ）に示すような光信号が入力されると、図７（Ｂ）に示すように、閾値より小さい部分はゼロを出力し、閾値以上の部分は入力された光信号をエネルギーレベルを維持しつつ波長変換して出力する。この場合の変調度は、「（ＶH−０）／ＶH」で表すことができる。従って、変調度は「１」になる。
【００４５】
以上説明したように、本発明の実施例２に係る光ファイバ変調装置によれば、光パラメトリック発振器３０によりファイバアンプ１６から出力される光信号を所定の閾値でスライスすることによりバイアス分が除去された光信号を出力するように構成したので、光信号はゼロのエネルギーレベルと元々の高いエネルギーレベルとの間で変化することになり、変調度を高くすることができる。
【００４６】
なお、上述した実施例１及び実施例２では、第１ファイバアンプ励起用光源１１及び第２ファイバアンプ励起用光源１４の各出力をファイバアンプ１６に供給してファイバアンプ１６に蓄積されるエネルギーを高め、これによりシード光の増幅率を大きくするように構成しているが、第１ファイバアンプ励起用光源１１及び第２ファイバアンプ励起用抗原１４の何れか１つだけを備えるように構成することもできる。この場合も、上述した実施例１及び実施例２と同様の作用及び効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、入力された光信号を増幅して且つ変調して出力する装置、例えば光波妨害装置、レーザ発振器等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１に係る光ファイバ変調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光ファイバ変調装置の各部の動作波形を示す波形図である。
【図３】図１に示す第１バイアスパルス駆動部及び第２バイアスパルス駆動部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係る光ファイバ変調装置の動作を従来の光ファイバ変調装置と比較して説明するための波形図である。
【図５】本発明の実施例２に係る光ファイバ変調装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す光ファイバ変調装置の各部の動作波形を示す波形図である。
【図７】本発明の実施例２に係る光ファイバ変調装置の動作を詳細に説明するための波形図である。
【図８】従来の光ファイバ変調装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す光ファイバ変調装置の各部の動作波形を示す波形図である。
【図１０】従来の改良された光ファイバ変調装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す光ファイバ変調装置の各部の動作波形を示す波形図である。
【図１２】図１０に示す光ファイバ変調装置の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１  第１ファイバアンプ励起用光源
１２  第１光合波器
１４  第２ファイバアンプ励起用光源
１５  第２光合波器
１６  ファイバアンプ
２０  第１バイアスパルス駆動部
２１  第２バイアスパルス駆動部
２２  直流駆動部
２３  パルス駆動部
３０  光パラメトリック発振器
【図１】
2005259822.tif 000003
【図２】
2005259822.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005259822.tif 000013
【図１２】
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