(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光となるパルス光が送信される光ファイバと、
前記光ファイバの媒質の特性によって決まる、ブリルアン散乱によるゲインのスペクトル幅をΔｆbとするとき、当該スペクトル幅Δｆb以下の周波数間隔の複数の線スペクトルからなる光コムを発生させる光コム発生手段と、
前記光コムの強度を制御する強度制御手段と、
前記光ファイバにおいて、前記信号光の伝播方向と反対方向に前記光コムを入射する光合波器とを有し、
前記光コム発生手段は、マッハツェンダ型強度変調器と位相変調器とを任意の順序で接続して構成され、
前記マッハツェンダ型強度変調器にバイアス電圧を付与するバイアス制御電源が設けられ、
前記バイアス制御電源は、前記マッハツェンダ型強度変調器のバイアス電圧対透過光特性において、透過光パワーが最小となるバイアス電圧をＶmin、透過光パワーが最大となるバイアス電圧をＶmax、透過光パワーを最小から最大まで変化させるために必要なバイアス電圧をＶPi、ｎを整数とするとき、バイアス電圧Ｖ0＝（Ｖmin−Ｖmax）／２から透過光パワーが最小となる点に向かって、２ｎＶPiから（０．３＋２ｎ）×ＶPiの範囲、又は、（１＋２ｎ）×ＶPiから（０．７＋２ｎ）×ＶPiの範囲で前記マッハツェンダ型強度変調器にバイアス電圧を付与して、バイアス電圧Ｖ0を設定した場合より前記光コムの光パワー偏差を小さくするものであり、
前記光ファイバに前記光コムを入射することにより、前記光ファイバ中で誘導ブリルアン散乱を発生させて、平坦な周波数特性を持つブリルアンゲインを発生させると共に、前記光コムの強度を制御することにより、前記ブリルアンゲインの強度を制御し、前記ブリルアンゲインによる群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする光パルス速度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光パルス速度制御装置において、
前記光コム発生手段の後段に、前記光コムを平坦な周波数特性とする光フィルタを接続したことを特徴とする光パルス速度制御装置。
【請求項３】
信号光となるパルス光が送信される光ファイバの媒質の特性によって決まる、ブリルアン散乱によるゲインのスペクトル幅をΔｆbとするとき、当該スペクトル幅Δｆb以下の周波数間隔の複数の線スペクトルからなる光コムを、任意の順序で接続したマッハツェンダ型強度変調器と位相変調器とを用いて発生し、
前記マッハツェンダ型強度変調器のバイアス電圧対透過光特性において、透過光パワーが最小となるバイアス電圧をＶmin、透過光パワーが最大となるバイアス電圧をＶmax、透過光パワーを最小から最大まで変化させるために必要なバイアス電圧をＶPi、ｎを整数とするとき、バイアス電圧Ｖ0＝（Ｖmin−Ｖmax）／２から透過光パワーが最小となる点に向かって、２ｎＶPiから（０．３＋２ｎ）×ＶPiの範囲、又は、（１＋２ｎ）×ＶPiから（０．７＋２ｎ）×ＶPiの範囲で前記マッハツェンダ型強度変調器にバイアス電圧を付与して、バイアス電圧Ｖ0を設定した場合より前記光コムの光パワー偏差を小さくし、
前記光コムの強度を制御し、
前記光ファイバにおいて、前記信号光の伝播方向と反対方向に前記光コムを入射することにより、
前記光ファイバ中で誘導ブリルアン散乱を発生させて、平坦な周波数特性を持つブリルアンゲインを発生させると共に、前記ブリルアンゲインの強度を制御し、前記ブリルアンゲインによる群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする光パルスの速度制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の光パルスの速度制御方法において、
前記光ファイバに入射する前に、前記光コムを平坦な周波数特性にすることを特徴とする光パルスの速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムにおける光パルス速度を制御する光パルス速度制御装置及び光パルスの速度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送ネットワークにおいて、ＷＤＭ伝送により、１心のファイバ当たりの伝送容量が増加している。これらの光ファイバが終端されるルータでは、伝送データの処理を光から電気に変換して処理を行っている。従って、ルータにおける伝送データの光−電気変換処理及び電気信号処理がボトルネックとなっている。そこで、ＯＡＤＭ（Optical Add/Drop Multiplexer）や光スイッチといった光信号を電気に変換することなく処理を行うデバイスが用いられてきている。
【０００３】
しかし、これらの技術は、波長を基にしたパス制御、又は、静的なスイッチング処理に留まり、伝送データの単位であるパケット毎のルーティングといった柔軟な制御を行うことができない。特に、光パルスの伝播速度制御が柔軟に行えないことから、信号処理部における、信号の衝突が問題である。これを回避するためには、光信号を電気に変換することなく保持するための光バッファが必要となる。
【０００４】
近年、この光バッファの実現に向けて、光パルスの伝播速度が変化するスローライト現象についての検討がなされている。光パルスの伝播速度制御は、光が伝播する媒質の群屈折率を変化させることで実現され、群屈折率の制御は、被制御対象の信号光とは別に、ポンプ光と呼ばれる光を媒質に入射することによって実現される。
【０００５】
ここで、誘導ブリルアン散乱と呼ばれる現象を用いた場合の光パルスの速度制御方法の概要を説明する。
【０００６】
誘導ブリルアン散乱とは、入射光と音響フォノンとの相互作用によって生じる散乱現象で、光を光ファイバに入射すると、入射光と反対の伝播方向に、ブリルアンシフト周波数と呼ばれる周波数だけ低い周波数を持つストークス光（後方散乱光）を発生する。ストークス光を発生させる入射光をポンプ光と呼び、このポンプ光の周波数をｆp、ブリルアンシフト周波数をｆbとすると、ストークス光の周波数はｆp−ｆbとなる。
【０００７】
中心周波数がｆp−ｆbである信号光を、ポンプ光に対向して光ファイバに入射すると、光ファイバ中でポンプ光から信号光へ光パワーが移り、信号光が増幅される。この増幅は、図２０（ａ）のゲイン特性に示すとおり、ｆp−ｆbを中心にローレンツ型のスペクトル特性を持っており、この増幅にはクラマース・クローニッヒの関係と呼ばれる法則から、同じくｆp−ｆbを中心に図２０（ｂ）に示す屈折率変化が生じる。
【０００８】
そして、群屈折率ｎgは、以下の関係から求められる。
【数１】
0005312821.tif 000002
【０００９】
従って、図２０（ｃ）に示すスペクトル特性の群屈折率変化が生じ、群屈折率はｆp−ｆbを中心に増加する。パルス光の伝播速度は、真空中の光の速度を群屈折率で割ったものになるので、パルス光は増幅されると共に、伝播速度が遅くなる。ゲイン量や群屈折率変化量のピーク値は、ポンプ光強度に比例するため、ポンプ光の強度を制御することによって、パルス光の速度を制御できる。
【００１０】
又、ポンプ光周波数がｆp、信号光の周波数がｆp＋ｆbである場合、先に説明した増幅とは逆に、パルス光に損失が生じる。この損失のスペクトル特性は、図２０（ａ）〜（ｃ）に示した特性の正負反転の特性であり、損失や群屈折率変化量のピークを示す周波数はｆp＋ｆbとなり、群屈折率はｆp＋ｆbにおいて減少する。つまり、パルス光は損失を受けると共に、パルス光の伝播速度が速くなる。この現象に関しても、損失や群屈折率変化のピーク値は、ポンプ光強度に比例するため、ポンプ光強度の制御による光パルス速度制御が実現できる。
【００１１】
図２０（ａ）に示したゲイン特性は、ブリルアン散乱が発生する光ファイバの媒質によって決まる利得ｇb（下記式参照）と、ポンプ光スペクトルとの畳み込み積分で決まる。
【数２】
0005312821.tif 000003
なお、Δｆbは、光ファイバの媒質によって決まる値である。スタンダードシングルモードファイバの場合、Δｆbの値は４０ＭＨｚ程度である。又、Ｇbは光ファイバの媒質と、ポンプ光の線幅によって決まる値である。
【００１２】
つまり、ポンプ光の線幅がΔｆb以下の場合は、得られるゲインスペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）がΔｆb程度であり、群屈折率変化スペクトル、群屈折率が増加する又は減少する部分のスペクトル幅も同様程度となるが、信号光のスペクトル幅に対し、ゲイン幅、群屈折率変化スペクトル幅は同等以上でなければ、遅延に伴って信号光のスペクトルが大きく変化し、信号光パルスが大きく歪んでしまう。遅延に伴う歪は、遅延量を制限する要因であり、大きな遅延を得るためには、遅延に伴う歪の低減が重要である。
【００１３】
そこで、Ｇｂｐｓクラスの信号光に対し、ポンプ光をノイズソースやランダム信号で変調し、ポンプ光のスペクトルを広げることによって、遅延に伴う歪を低減することが行われている。図２１に示すとおり、ポンプ光のスペクトル幅ΔｆがΔｆbよりも十分に大きい場合、ゲインスペクトル幅、群屈折率変化スペクトル幅は、ポンプ光スペクトル幅Δｆと同じとなるため、信号光スペクトル幅に対して同等以上のゲイン幅、群屈折率変化スペクトル幅がえられるために、歪が低減されることとなる。
【００１４】
【非特許文献１】Kwang Yong Song et al., "Observation of pulse delaying and advancement in optical fibers using stimulated Brillouin" Optics Express, Vol.13, Issue 1, pp.82-88 (January 2005)
【非特許文献２】Zhu, Zhaoming et a1., "12-GHz-Bandwidth SBS Slow Light in Optical Fibers" Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2006 paper: PDPl
【非特許文献３】M. Sugiyama et a1., "A low drive voltage LiNbO3 phase and intensity integrated modulator for optical frequency comb generation and short pulse generation", European Conference on Optical Communication (ECOC) 2004, Tu3.4.3
【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、ポンプ光スペクトルを、上記変調技術を用いて広げた場合においても、ゲインスペクトル特性は、図２１に示すとおり、周波数に対して凸の形を示す。つまり、遅延に伴い、信号光のスペクトルを変化させる影響を及ぼすため、歪が発生し、得られる最大遅延量を制限してしまう。従って、周波数依存の少ないゲインを発生させて、遅延に伴う信号光の歪をさらに低減する技術が望まれている。
【００１６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、周波数依存の少ないゲインを発生させて、遅延に伴う信号光の歪をさらに低減する光パルス速度制御装置及び光パルスの速度制御方法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】
上記課題を解決する第１の発明に係る光パルス速度制御装置は、
信号光となるパルス光が送信される光ファイバと、
前記光ファイバの媒質の特性によって決まる、ブリルアン散乱によるゲインのスペクトル幅をΔｆbとするとき、当該スペクトル幅Δｆb以下の周波数間隔の複数の線スペクトルからなる光コムを発生させる光コム発生手段と、
前記光コムの強度を制御する強度制御手段と、
前記光ファイバにおいて、前記信号光の伝播方向と反対方向に前記光コムを入射する光合波器とを有し、
前記光コム発生手段は、マッハツェンダ型強度変調器と位相変調器とを任意の順序で接続して構成され、
前記マッハツェンダ型強度変調器にバイアス電圧を付与するバイアス制御電源が設けられ、
前記バイアス制御電源は、前記マッハツェンダ型強度変調器のバイアス電圧対透過光特性において、透過光パワーが最小となるバイアス電圧をＶmin、透過光パワーが最大となるバイアス電圧をＶmax、透過光パワーを最小から最大まで変化させるために必要なバイアス電圧をＶPi、ｎを整数とするとき、バイアス電圧Ｖ0＝（Ｖmin−Ｖmax）／２から透過光パワーが最小となる点に向かって、２ｎＶPiから（０．３＋２ｎ）×ＶPiの範囲、又は、（１＋２ｎ）×ＶPiから（０．７＋２ｎ）×ＶPiの範囲で前記マッハツェンダ型強度変調器にバイアス電圧を付与して、バイアス電圧Ｖ0を設定した場合より前記光コムの光パワー偏差を小さくするものであり、
前記光ファイバに前記光コムを入射することにより、前記光ファイバ中で誘導ブリルアン散乱を発生させて、平坦な周波数特性を持つブリルアンゲインを発生させると共に、前記光コムの強度を制御することにより、前記ブリルアンゲインの強度を制御し、前記ブリルアンゲインによる群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
上記課題を解決する第２の発明に係る光パルス速度制御装置は、
上記第１の発明に記載の光パルス速度制御装置において、
前記光コム発生手段の後段に、前記光コムを平坦な周波数特性とする光フィルタを接続したことを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第３の発明に係る光パルスの速度制御方法は、
信号光となるパルス光が送信される光ファイバの媒質の特性によって決まる、ブリルアン散乱によるゲインのスペクトル幅をΔｆbとするとき、当該スペクトル幅Δｆb以下の周波数間隔の複数の線スペクトルからなる光コムを、任意の順序で接続したマッハツェンダ型強度変調器と位相変調器とを用いて発生し、
前記マッハツェンダ型強度変調器のバイアス電圧対透過光特性において、透過光パワーが最小となるバイアス電圧をＶmin、透過光パワーが最大となるバイアス電圧をＶmax、透過光パワーを最小から最大まで変化させるために必要なバイアス電圧をＶPi、ｎを整数とするとき、バイアス電圧Ｖ0＝（Ｖmin−Ｖmax）／２から透過光パワーが最小となる点に向かって、２ｎＶPiから（０．３＋２ｎ）×ＶPiの範囲、又は、（１＋２ｎ）×ＶPiから（０．７＋２ｎ）×ＶPiの範囲で前記マッハツェンダ型強度変調器にバイアス電圧を付与して、バイアス電圧Ｖ0を設定した場合より前記光コムの光パワー偏差を小さくし、
前記光コムの強度を制御し、
前記光ファイバにおいて、前記信号光の伝播方向と反対方向に前記光コムを入射することにより、
前記光ファイバ中で誘導ブリルアン散乱を発生させて、平坦な周波数特性を持つブリルアンゲインを発生させると共に、前記ブリルアンゲインの強度を制御し、前記ブリルアンゲインによる群屈折率の変化の大きさを制御して、前記パルス光の速度を制御することを特徴とする。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
上記課題を解決する第４の発明に係る光パルスの速度制御方法は、
上記第３の発明に記載の光パルスの速度制御方法において、
前記光ファイバに入射する前に、前記光コムを平坦な周波数特性にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、従来の変調技術によりポンプ光スペクトルを拡大した場合に比べて、より歪の影響を抑制した遅延を発生させることができ、遅延に伴う歪を低減できるため、得られる最大遅延量を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る光パルス制御装置及び光パルスの速度制御方法の実施形態について、図１から図１９を用いて説明する。
【参考例１】
【００２７】
図１は、本発明に係る光パルス速度制御装置の参考例を説明する概略構成図である。
【００２８】
本参考例の光パルス速度制御装置は、図１に示すように、信号光となる周波数ｆsのパルス光を送信する送信機１０とパルス光を受信する受信機１２とが光ファイバ１４で接続された光伝送システムに設けるものであり、一定の周波数間隔ｆmの複数の線スペクトルからなる光コムを発生する光コム発生装置１６（光コム発生手段）と、発生した光コムを増幅する光増幅器１５（強度制御手段）とを有し、光カプラ１３（光合波器）を介して、光ファイバ１４に接続して、光ファイバ１４中の信号光の伝播方向と反対方向に光コムを入射する構成である。なお、光カプラ１３に換えて、光サーキュレータを用いてもよい。
【００２９】
本参考例の光パルス速度制御装置において、光コム発生装置１６には、周波数（ｆs±ｆb）のＣＷ光を出射する光源１１が接続されており、光コム発生装置１６は、光源１１から出射されたＣＷ光を用いて、光コムを発生し、発生した光コムを光増幅器１５で増幅した後、ブリルアン散乱発生用のポンプ光として、光カプラ１３を介して、光ファイバ１４に入射するようにしている。なお、本参考例においては、光増幅器１５を用いて、光コムの強度を制御しているが、光源１１や光コム発生装置１６を用いて、光コムの強度を制御する場合には、光増幅器１５は必ずしも必要ではない。
【００３０】
そして、上記構成により、光ファイバ１４において、誘導ブリルアン散乱を発生させ、この誘導ブリルアン散乱により発生する群屈折率変化を利用して、光パルスの速度を制御可能としている。
【００３１】
ここで、光コムについて、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。なお、図２（ａ）は、光コム発生装置での入射光、出射光を説明する図であり、図２（ｂ）は、入射するＣＷ光、図２（ｃ）は、出射される光コムを示すスペクトルである。
【００３２】
光コムとは、その周波数スペクトルにおいて、一定の周波数間隔で複数の線スペクトルを持つ光のことで、光コム発生装置とは、この光コムを発生させるための装置である。例えば、図２（ｂ）に示すように、周波数ｆpのＣＷ光を光コム発生装置１６に入射した場合には、図２（ｃ）に示すように、光コムとして、一定の周波数間隔ｆmで複数の線スペクトルを持つ光が出力される。
【００３３】
そして、このような光コムを、ブリルアン散乱発生用のポンプ光として用いると、平坦なゲイン特性が得ることができる。これを、図３（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。なお、図３（ａ）は、光ファイバへ入射する信号光、ポンプ光を説明する図であり、図３（ｂ）は、入射するＣＷ光、図３（ｃ）は、入射する光コム、図３（ｄ）は、入射したＣＷ光により得られたゲイン特性、図３（ｅ）は、入射した光コムにより得られたゲイン特性を示すスペクトルである。
【００３４】
従来のように、周波数ｆpを持つスペクトル線幅の狭いＣＷ光（図５（ｂ）参照）を、ポンプ光として光ファイバ１４に入射した場合、上記（式２）に示すゲイン特性との畳み込み積分により、図５（ｄ）に示すように、ｆp−ｆbを中心に、Δｆbのスペクトル幅を持つローレンツ型のゲイン特性が得られることになる。
【００３５】
一方、本発明の場合、具体的には、一定の周波数間隔ｆm（但し、ｆm≦Δｆb）で複数の線スペクトルを持ち、各線スペクトルの強度が等しく、平坦な光コム（図５（ｃ）参照）を、ポンプ光として光ファイバ１４に入射した場合、上記（式２）との畳み込み積分により、ｆp−ｆbを中心に、平坦なゲイン特性が得られることになる。これにより、信号光が受けるゲインの周波数依存性によるスペクトルの変化を抑えることができ、歪を低減することができる。つまり、ポンプ光として、スペクトルの帯域が広く、かつ、周波数依存の少ない光コムを用いることにより、信号光の遅延を可能とすると共に、遅延に伴う信号光の歪みを更に低減することができる。
【００３６】
なお、上記Δｆbは、光ファイバ１４の媒質の特性によって決まる、ブリルアン散乱によるゲインのスペクトル幅であり、周波数間隔ｆmがΔｆbより大きい場合には、発生するゲインに凹凸が生じてしまう。従って、Δｆb以下の周波数間隔ｆmで発生させた光コムを入射する必要がある。
【００３７】
このように、本参考例の光パルス速度制御装置においては、光コム発生装置１６により、一定の周波数間隔ｆmで複数の線スペクトルを持ち、各線スペクトルの強度が等しい光コムを発生させ、この光コムを光ファイバ１４に入射することにより、この光ファイバ１４中で誘導ブリルアン散乱を発生させて、平坦な周波数特性を持つブリルアンゲインを発生させている。そして、光コム発生装置１６で発生した光コムの強度を、光増幅器１５により増幅して制御することにより、光ファイバ１４で発生するブリルアンゲインの強度を制御し、ブリルアンゲインによる光ファイバ１４の群屈折率の変化の大きさを制御して、信号光の速度を制御している。
【参考例２】
【００３８】
本参考例は、参考例１を前提とするものであり、参考例１における光コム発生装置１６に替えて、本参考例の光コム発生装置２０を用いたものである。従って、本参考例においては、参考例１と重複する説明は省略して、説明を行う。
【００３９】
図４は、本参考例において用いる光コム発生装置２０を説明する概略構成図である。図４に示すように、光コム発生装置２０は、マッハツェンダ型強度変調器（以降、ＭＺ型強度変調器と呼ぶ。）２１と、位相変調器２２とを有するものである。ここでは、位相変調器２２をＭＺ型強度変調器２１の後段側に接続しているが、これらの接続順序は任意でよい（つまり、逆でもよい）。ＭＺ型強度変調器２１には、ＭＺ型強度変調器２１にバイアスを付与する直流電源２３と、周期ｆmで電気信号を発生し、当該電気信号をＭＺ型強度変調器２１に印加する信号発生器２４とが接続されており、又、位相変調器２２にも、同じ周期ｆmで電気信号を発生し、当該電気信号を位相変調器２２に印加する信号発生器２５が接続されている。
【００４０】
本参考例の光コム発生装置２０においては、ＭＺ型強度変調器２１、位相変調器２２に印加する電気信号の周期ｆmを変更することによって、光コムにおける線スペクトルの周波数間隔ｆmを変更することができる。
【００４１】
図５（ａ）に、本参考例の光コム発生装置２０において発生した光コムのスペクトルを示す。又、図５（ｂ）に、ポンプ光として、図５（ａ）に示す光コムを光ファイバ１４に入射した場合のゲイン特性の実験結果を示すと共に、比較のため、ポンプ光として、ＣＷ光を光ファイバ１４に入射した場合のゲイン特性を併記した。このとき、ＭＺ型強度変調器２１には、１０ＭＨｚのサイン波を付与し、バイアス電圧にＶ0を設定し、位相変調器２２には、変調指数Δθ＝６．５１を実現する１０ＭＨｚサイン波を付与している。
【００４２】
このバイアス電圧Ｖ0は、ＭＺ型強度変調器２１の透過光パワーが最小となるバイアス電圧をＶmin、最大となるバイアス電圧をＶmaxとしたとき、Ｖ0＝（Ｖmin−Ｖmax）／２で求められる電圧である。
【００４３】
又、変調指数Δθは、位相変調器２２において、位相をπずらすために必要な電圧ＶPiと、付与する信号の振幅Ｖより、下記式を用いて求められる。
【数３】
0005312821.tif 000004
【００４４】
図６に、ＭＺ型強度変調器におけるバイアス電圧−透過光パワー特性の例を示す。図６に示すように、ＭＺ型強度変調器の透過光パワーを最小から最大まで変化させるために必要なバイアス電圧をＶPiと規定すると、本参考例の光コム発生装置２０においては、光コムの発生のため、ＭＺ型強度変調器２１に上記バイアス電圧Ｖ0を付与すると共に、振幅がＶPi／２のサイン波を印加することで、５０％デューティー比パルスを発生させている。なお、光コム発生装置２０において発生する線スペクトルの本数は、変調指数Δθによって決まり、変調指数Δθを増加させると、発生する線スペクトルを増加させることができる。
【００４５】
図５（ａ）に示す光コムを、光増幅器１５において２２．６ｄＢｍまで増幅し、Dispersion Shifted Fiber、４０ｋｍへ、ポンプ光として入射した場合の光パルス速度制御実験結果を、図７に示す。信号光としては、５０ＭＨｚの繰り返しパルスを用いた。図７に示すように、遅延に伴うパルスの広がりを抑制しつつ、パルスが遅延していることが分かる。
【実施例１】
【００４６】
本実施例も、参考例１を前提とするものであり、参考例１における光コム発生装置１６に替えて、本実施例の光コム発生装置３０を用いたものである。従って、本実施例においても、参考例１と重複する説明は省略して、説明を行う。
【００４７】
図８は、本実施例において用いる光コム発生装置３０を説明する概略構成図である。図８に示すように、光コム発生装置３０は、ＭＺ型強度変調器３１と、位相変調器３２とを有し、ＭＺ型強度変調器３１には、ＭＺ型強度変調器３１に付与するバイアスを制御するバイアス制御電源３３と、周期ｆmで電気信号を発生し、当該電気信号をＭＺ型強度変調器３１に印加する信号発生器３４とが接続されており、又、位相変調器３２にも、同じ周期ｆmで電気信号を発生し、当該電気信号を位相変調器３２に印加する信号発生器３５が接続されている。
【００４８】
つまり、本実施例の光コム発生装置３０は、参考例２の光コム発生装置２０における直流電源２３に替えて、バイアス制御電源３３を用いたものである。なお、本実施例の光コム発生装置３０においても、ＭＺ型強度変調器３１、位相変調器３２の接続順序は任意でよい（つまり、逆でもよい）。
【００４９】
参考例２においては、光コムの発生のため、ＭＺ型強度変調器２１に単一のバイアス電圧Ｖ0＝（Ｖmin−Ｖmax）／２を付与するのみであったが、本実施例においては、ＭＺ型強度変調器３１に付与するバイアス電圧を所定の範囲内に制御することに特徴がある。
【００５０】
この具体的な制御を前述した図６を参照して説明する。図６に示したように、ＭＺ型強度変調器のバイアス電圧−透過光特性において、ＭＺ型強度変調器の透過光パワーを最小から最大まで変化させるために必要なバイアス電圧をＶPiと規定し、ｎを整数とすると、本実施例の光コム発生装置３０においては、バイアス制御電源３３を用いて、バイアス電圧Ｖ0から透過光パワーが最小となる点に向かって、範囲Ａ［２ｎＶPiから（０．３＋２ｎ）×ＶPiの範囲］、又は、範囲Ｂ［（１＋２ｎ）×ＶPiから（０．７＋２ｎ）×ＶPi］の間でＭＺ型強度変調器３１にバイアス電圧を付与して、光コムを発生させている。
【００５１】
図９（ａ）〜（ｄ）に、バイアス電圧を変化させた場合における光コムの光パワー偏差特性のシミュレーション結果を示す。ここでは、周波数間隔ｆm＝１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚについて示すと共に、各々において、変調指数Δθを２π、４π、６π、８πと変更して示している。又、横軸のバイアス電圧／Ｖpiは、バイアス電圧Ｖ0から透過パワーが最小値を示すバイアス電圧Ｖminへの方向をプラスとして符号をつけている。又、光パワー偏差を求める帯域は、バイアス電圧Ｖ0を付与した場合において、その光コムスペクトルにおける２つのピーク（スペクトル強度が最大となる凸部分）に挟まれた範囲の周波数を対象としている（図５（ａ）参照）。図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、Ｖ0を基点にして、バイアス電圧／Ｖpiを、０から０．３、そして、０．７から１．０まで変化させた範囲に設定することにより、光パワー偏差が減少することが分かる。
【００５２】
図１０（ａ）〜（ｄ）に、変調指数Δθを変化させた場合における光パワー偏差が最小となるバイアス電圧／ＶPi値のシミュレーション結果を示す。ここでも、周波数間隔ｆm＝１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚについて示している。図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、変調指数Δθの変化に関わらず、０から０．３の範囲内に最適なバイアス電圧／Ｖpiがあることが分かる。なお、バイアス電圧／Ｖpiが、０から０．３へ変化する場合と、１．０から０．７へ変化する場合とは、同じ特性を示すため、ここでは、そのシミュレーション結果を省略してある。又、変調指数Δθは、現実的には１０π程度までであり、それ以上の変調指数を与えることは、信号発生器３５における電気アンプの性能や、位相変調器３２への入射可能電圧の制限などを考えると実用的ではない。
【００５３】
このような変調特性は、ＶPiを周期として繰り返すため、上記範囲は、整数をｎとすると、［２ｎＶPiから（０．３＋２ｎ）×ＶPi］、［（０．７＋２ｎ）×ＶPiから（１＋２ｎ）×ＶPi］と書き換えることができる。
【００５４】
図１１（ａ）〜（ｄ）に、変調指数Δθの変化に対して、バイアス電圧にＶ0を設定した場合の光コムの光パワー偏差、光パワー偏差の最小値（最小の光パワー偏差となるバイアス電圧を設定している。）を示すと共に、それらの差、つまり、光パワー偏差向上量を併記した。ここでも、周波数間隔ｆm＝１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚについて示している。図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、どの場合においても、光パワー偏差向上量が正の値であり、これは、バイアス電圧にＶ0を設定した場合の光パワー偏差を改善するバイアス電圧が存在することを意味している。そして、図１０との関係から、光パワー偏差を改善するバイアス電圧が、［２ｎＶPiから（０．３＋２ｎ）×ＶPi］、又は、［（０．７＋２ｎ）×ＶPiから（１＋２ｎ）×ＶPi］の範囲にあることが確認できた。
【００５５】
図１２に、変調指数Δθ＝８π、バイアス電圧Ｖ0を設定した場合の光コムをポンプ光として用いた場合のブリルアンゲインと、変調指数Δθ＝８π、バイアス電圧に［Ｖ0−０．２ＶPi］を設定した場合のブリルアンゲインの計算結果を示す。図１２に示すように、バイアス電圧を制御することによって、光パワー偏差が向上していることが分かる。
【００５６】
図１３（ａ）に、実際にバイアス電圧を変化させた場合の光コムを示し、図１３（ｂ）に、そのゲインスペクトルの実験結果を示す。図１３（ａ）に示すように、光コム自身の各線スペクトルには、光パワー偏差が生じているが、ブリルアンゲインスペクトルとの畳み込みの過程で平均化されるため、図１３（ｂ）に示すように、得られたゲインスペクトル特性は、平坦化されていることが分かる。
【００５７】
この時の光コムの時間波形と、バイアス電圧に［Ｖ0−０．３ＶPi］を与えた時のパルス波形のシミュレーション結果を図１４に示す。図１３（ａ）に示すように、波形から、バイアス電圧が［Ｖ0−０．３ＶPi］以下の範囲で、スペクトルの平坦化が行われていることが確認できる。
【００５８】
図１５に、本実施例の光コムを光増幅器１５において１５．６ｄＢｍまで増幅し、ポンプ光として、光ファイバ１４へ入射した場合の光パルス速度制御実験結果を示す。信号光としては、５０ＭＨｚの繰り返しパルスを用いた。図１５に示すように、遅延に伴う歪を抑制しつつ、パルスが遅延していることが分かる。又、参考例２の図７示したパルスに比べ、より歪が低減されていることが分かる。
【実施例２】
【００５９】
本実施例も、参考例１を前提とするものであり、参考例１における光コム発生装置１６に替えて、本実施例の光コム発生装置４０を用いたものである。従って、本実施例においても、参考例１と重複する説明は省略して、説明を行う。
【００６０】
図１６は、本実施例において用いる光コム発生装置４０を説明する概略構成図である。図１６に示すように、光コム発生装置４０は、ＭＺ型強度変調器４１と、位相変調器４２と、光フィルタ４３を有し、ＭＺ型強度変調器４１には、ＭＺ型強度変調器４１にバイアスを付与する直流電源４４と、周期ｆmで電気信号を発生し、当該電気信号をＭＺ型強度変調器４１に印加する信号発生器４５とが接続されており、又、位相変調器４２にも、同じ周期ｆmで電気信号を発生し、当該電気信号を位相変調器４２に印加する信号発生器４６が接続されている。
【００６１】
つまり、本実施例の光コム発生装置４０は、参考例２の光コム発生装置２０の後段に、光コムのスペクトル成形用の光フィルタ４３を接続したものである。この光フィルタ４３は、Δｆb以下の間隔の複数の線スペクトルからなる光コムにおいて、そのスペクトル両端に発生する凸状のスペクトルを抑制して、平坦な周波数特性を持つブリルアンゲインを発生できるようにしている。なお、本実施例の光コム発生装置４０においても、ＭＺ型強度変調器４１、位相変調器４２の接続順序は任意でよい（つまり、逆でもよい）。
【００６２】
図１７に、光フィルタ４３を用いた場合と、光フィルタ４３を用いない場合のゲインスペクトルのシミュレーション結果を示す。なお、光フィルタ４３としては、半値全幅１００ＭＨｚのガウス型のフィルタ特性を持つものを仮定した（図１８参照）。ここで、ｆ0は信号光のキャリア周波数である。図１７に示すように、光フィルタ４３により、ゲインスペクトルの両端の凸部分が抑制され、より平坦化されていることが分かる。
【００６３】
図１９に、光フィルタ４３を用いた場合と、光フィルタ４３を用いない場合についての光パルス速度制御シミュレーション結果を示す。なお、シミュレーションでは、光パルスのパルス幅１０ｎｓ、ピークパワー１ｍＷ、位相変調器４２に与える信号の周期１０ＭＨｚ、変調指数６．５１とした。図１９に示すように、光フィルタ４３を用いない場合には、光パルスの歪が観測されるが、光フィルタ４３を用いた場合は、歪無く遅延していることが分かる。
【００６４】
なお、本発明は、上記実施形態例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態例に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種種の発明を形成できる。例えば、実施形態例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、光信号の速度制御を実現する機能を持ち、光バッファや可変遅延回路として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る光パルス速度制御装置の参考例（参考例１）を説明する概略構成図である。
【図２】図１に示した光パルス速度制御装置における光コム発生装置を説明する図である。
【図３】ＣＷ光をポンプ光として用いた場合に得られるブリルアンゲインのスペクトル特性と、図２に示した光コム発生装置からの光コムをポンプ光として用いた場合に得られるブリルアンゲインのスペクトル特性を説明する図である。
【図４】本発明に係る光パルス速度制御装置の他の参考例（参考例２）であり、光コム発生装置を示す概略構成図である。
【図５】図４に示した光コム発生装置を用いた場合に得られる光コムスペクトルと、光ファイバ入射時のブリルアンゲインのスペクトル特性を示すグラフである。
【図６】図４に示した光コム発生装置のＭＺ型強度変調器において、そのバイアス電圧−透過光パワー特性と、光パワー偏差を低減させるバイアス電圧を説明する図である。
【図７】図４に示した光コム発生装置を用いて得られる光パルス速度制御実験の結果である。
【図８】本発明に係る光パルス速度制御装置の実施形態の一例（実施例１）であり、光コム発生装置を示す概略構成図である。
【図９】図８に示した光コム発生装置の位相変調器において、周波数間隔ｆm毎、変調指数△θ毎に、バイアス電圧を変化させた場合の光コムの光パワー偏差特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】図８に示した光コム発生装置の位相変調器において、周波数間隔ｆm毎に、変調指数△θに対して、光パワー偏差が最小となるバイアス電圧／ＶPi値のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】図８に示した光コム発生装置の位相変調器において、周波数間隔ｆm毎に、変調指数△θに対して、バイアス電圧にＶ0を設定した場合の光コムの光パワー偏差特性、最小の光パワー偏差特性、光パワーの偏差向上量特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】図８に示した光コム発生装置において、変調指数Δθ＝８π、バイアス電圧Ｖ0の場合の光コムによるブリルアンゲインと、変調指数Δθ＝８π、バイアス電圧［Ｖ0−０．２ＶPi］の場合の光コムによるブリルアンゲインの計算結果を示すグラフである。
【図１３】図８に示した光コム発生装置を用いた場合に得られる光コムスペクトルと、光ファイバ入射時のブリルアンゲインのスペクトル特性を示すグラフである。
【図１４】図８に示した光コム発生装置を用いて得られる光パルス速度制御のシミュレーション及び実験結果を示すグラフである。
【図１５】図８に示した光コム発生装置を用いて得られる光パルス速度制御実験の結果である。
【図１６】本発明に係る光パルス速度制御装置の実施形態の他の一例（実施例２）であり、光コム発生装置を示す概略構成図である。
【図１７】図１６に示した光コム発生装置において、光フィルタが無い場合の光コムによるブリルアンゲインと、光フィルタが有る場合の光コムによるブリルアンゲインのスペクトル特性を示すグラフである。
【図１８】図１６に示した光パルス速度制御装置における光フィルタの特性を示すグラフである。
【図１９】図１６に示した光コム発生装置を用いて得られる光パルス速度制御のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２０】スペクトル線幅の狭いポンプ光を光ファイバに入射した場合の誘導ブリルアン散乱によって引き起こされるゲイン、屈折率変化、群屈折率変化のスペクトル特性を説明する図である。
【図２１】スペクトル線幅の広いポンプ光を光ファイバに入射した場合の誘導ブリルアン散乱によって引き起こされるゲイン、屈折率変化、群屈折率変化のスペクトル特性を説明する図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  送信機
１１  光源
１２  受信機
１３  光カプラ又は光サーキュレータ
１４  光ファイバ
１５  光増幅器
１６  光コム発生装置
【図１】
0005312821.tif 000005
【図２】
0005312821.tif 000006
【図３】
0005312821.tif 000007
【図４】
0005312821.tif 000008
【図５】
0005312821.tif 000009
【図６】
0005312821.tif 000010
【図７】
0005312821.tif 000011
【図８】
0005312821.tif 000012
【図９】
0005312821.tif 000013
【図１０】
0005312821.tif 000014
【図１１】
0005312821.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
0005312821.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
0005312821.tif 000019
【図１６】
0005312821.tif 000020
【図１７】
0005312821.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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