(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光周波数多重化伝送路と光クロスコネクトスイッチノードからなるフォトニックネットワークに適用される光周波数同期通信装置において、
基準クロックを獲得する手段と、
互いに光位相が同期された光周波数コムを生成する手段と、
前記基準クロック周波数、またはその逓倍クロック周波数に基づき、前記光周波数コムの周波数間隔を確定し、前記光周波数コムのいずれか１つのスペクトルの周波数の絶対値を確定する手段とを備え、
前記光周波数同期通信装置内の通信用光源をそれぞれ前記光周波数コムのいずれかの光周波数スペクトル成分に位相同期させて発振させることにより、もしくは、
前記光周波数同期通信装置が再生または光増幅する光周波数キャリアを前記光周波数コムのいずれかの光周波数スペクトル成分に位相同期させることにより、
前記フォトニックネットワーク内で相互に位相同期した状態で前記光周波数キャリアが変復調されて行われ、
前記光周波数コムの各スペクトルの周波数の絶対値は、前記光周波数コムから得られる短パルス光のエンベロープと光キャリア間オフセット位相を当該基準クロックに基づく周波数に同期させることにより確定されることを特徴とする光周波数同期通信装置。
【請求項２】
前記基準クロックを獲得する手段は、前記基準クロックを外部から受信することを特徴とする請求項１に記載の光周波数同期通信装置。
【請求項３】
前記基準クロックを獲得する手段は、前記基準クロックを自身で生成することを特徴とする請求項１に記載の光周波数同期通信装置。
【請求項４】
前記基準クロックが無線電波により配信され、配信された無線電波からクロックを抽出することを特徴とする請求項１に記載の光周波数同期通信装置。
【請求項５】
前記基準クロックが光ファイバにより配信され、配信された光信号からクロックを抽出することを特徴とする請求項１に記載の光周波数同期通信装置。
【請求項６】
前記基準クロックが光格子時計から発せられたクロックであることを特徴とする請求項１に記載の光周波数同期通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニックネットワークまたは光通信網において、光絶対位相レベルで同期した光周波数同期フォトニックネットワーク内で適用される光周波数同期通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、波長多重化伝送方式においては、個々の波長間を位相同期させた光周波数キャリアにより信号伝送が行われている。この信号同期の関係は、光ファイバ内に波長多重された信号光間に留まっている。信号光間では光位相がロックされているため、互いに相関がある。このため、光ファイバ伝送における非線形現象に起因する相互干渉が生じても、光電界成分に対して等化補償を行うことができる。ただし、相関が保てるのは、同一光ファイバ内のみであり、かつ光源のコヒーレンス長以内に群速度分散が収まる範囲となる。このコヒーレンス長については、波長多重信号の光源線幅が、例えば１ＭＨｚの場合、たかだか１００ｍにしか過ぎない。現状技術では、このコヒーレンス長を越えて光周波数キャリア間に遅延差が生じた場合には、光周波数同期通信は困難となる。
【０００３】
図１は、従来技術による光通信装置の構成例を示す図である。
【０００４】
この図１に示す構成例は、特許文献１の図１、および非特許文献２の図１に示す構成に相当する。図１において、光通信装置１００は、位相が同期した搬送波を発生する光位相同期化多波長光源１０１と、搬送波を送信情報１０６−１〜Ｍで変調するＭ個の光変調器１０２−１〜Ｍと、各波長伝送路１０３と、各光変調器からの変調された光信号を合波する波長多重化器１０４と、多重伝送路１０５とを備えている。
【０００５】
図２は、光ファイバ伝送における非線形現象に起因する相互干渉に対して等化補償を施した結果を示し、図２（ａ）は、光源光位相を同期せず、干渉補償信号が無い場合を示し、図２（ｂ）は、光源の光位相を同期し、干渉補償信号を付加した場合を示す。ここでは、干渉情報を予め予想して光電界に対して等化を施しているため、伝送後にもアイダイヤグラムが開いているのが確認できる。
【０００６】
この従来技術では、同一光ファイバ内の光周波数キャリア間で位相同期がとれているため、このような等化補償が可能となる。しかしながら、フォトニックネットワーク内に配備されたノードにおいてクロスコネクトされ、起点の異なる信号が混在する光ファイバ内では、光周波数キャリア間では位相同期をとることが困難であり、このため等化補償も困難となる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０７９１３１号公報（図１）
【非特許文献１】E. Yamazaki, et al., “Compensation of Interchannel Crosstalk Induced by Optical Fiber Nonlinearity in Carrier Phase-Locked WDM System,” IEEE Photon Tech. Lett., vol.19, No.1, pp.9-11, 2007
【非特許文献２】K. Suzuki et al., “MHz-accuracy, 25 GHz-spaced frequency-stabilised optical comb over S-, C-, L-bands for precise optical frequency measurements,” Electronics Letters, 19th August 2004, Vol.40, No.17,
【非特許文献３】D. J. Jones, et al., “Carrier-envelope phase control of femtosecond laser comb,” Science, 288 (2000) 635-639
【非特許文献４】T. Kobayashi, et al., “Optical Pulse Compression using High-frequency Eelectrooptic Phase Modulation,” IEEE J-QE, vol.24, No2. pp.382-387, 1988
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光ファイバ通信では、１９９０年代後半以降、大容量化のために波長分割多重（ＷＤＭ： Wavelength Division Multiplexing）技術が採用されている。この技術を採用している実用化システムでは、標準化された光周波数グリッドに合致した光周波数（波長）を有する個別の半導体レーザを多重相当数実装して実現している。この場合、光ファイバ伝搬中に、光ファイバ非線形現象の発現に伴い伝送能力が制限される。４光波混合と呼ばれる現象により隣接グリッドの光周波数位置に新たな光が誘発されてしまう。この誘発された光は、当該グリッドに配置されたレーザ光源の信号にビート雑音として影響を及ぼし、伝送特性を劣化させる。これは、誘発された光が個別の半導体レーザ光源からの光とは無相関状態にあるため、ビート雑音を生み出すためである。このビート雑音強度は、誘発された光が微弱であっても信号光の信号対雑音比（ＳＮＲ）への影響は大きく、信号光強度と比較して−３０ｄＢを超えると、誤り率特性に影響が現れる。
【０００９】
ビート雑音の影響を抑制するには、これまで光ファイバへの入力光強度を弱める方法が多く施されてきた。また、この方法とは別に、相互の信号光位相状態に相関を持たせ、電界の干渉状態を制御することにより上記の問題を解決する方法が採用されてきた。後者の場合には、光位相同期化光源が有効となる。これらの技術は、上述したように、２地点間の光ファイバ伝送において有効である。ところが、フォトニックネットワーク、すなわちクロスコネクトノードにおいて、起点の異なる光周波数キャリアが混在すると、互いに無相関状態の信号となるため、上述の効果は得られない。その様子を以下の図３に示す。
【００１０】
図３において、従来のフォトニックスネットワーク３００は、ノード＃１  ３０１−１と、ノード＃２  ３０１−２と、ノード＃３  ３０１−３と、ノード＃４  ３０１−４と、多重伝送路１０５とを備える。ここで、ノード＃１  ３０１−１を起点とする光周波数キャリア１，２，３（スペクトル３０２）に対して、ノード＃２  ３０１−２において、ノード＃４  ３０１−４を起点とする光周波数キャリア４（スペクトル３０３）がクロスコネクトされて加わり、ノード＃３  ３０１−３へ向かう（スペクトル３０４）。ノード＃２  ３０１−２からノード＃３  ３０１−３へ向かう光ファイバ多重伝送路１０５では、光周波数キャリア４とそれ以外とについて光位相同期がとれていないので、互いに干渉すると雑音となり、補償は困難である。
【００１１】
ここで、光通信で使用される光周波数は約２００ＴＨｚであるため、光波長は１．５μｍ程度となる。この波長は、数十メートルの光ファイバ長に対する数度の温度揺らぎにより変化しうる長さである。そのため、光位相を装置内で互いに同期させたとしても、１００ｋｍ以上離れたフォトニックノード間では位相同期は困難となる。
【００１２】
上記課題を解決するために本発明の光周波数同期通信装置は、光周波数多重化伝送路と光クロスコネクトスイッチノードからなるフォトニックネットワークに適用される光周波数同期通信装置において、基準クロックを獲得する手段と、互いに光位相が同期された光周波数コムを生成する手段と、上記基準クロック周波数、またはその逓倍クロック周波数に基づき、上記光周波数コムの周波数間隔を確定し、上記光周波数コムのいずれか１つのスペクトルの周波数の絶対値を確定する手段とを備え、上記光周波数同期通信装置内の通信用光源をそれぞれ上記光周波数コムのいずれかの光周波数スペクトル成分に位相同期させて発振させることにより、もしくは、上記光周波数同期通信装置が再生または光増幅する光周波数キャリアを上記光周波数コムのいずれかの光周波数スペクトル成分に位相同期させることにより、上記フォトニックネットワーク内で相互に位相同期した状態で上記光周波数キャリアが変復調されて行われ、上記光周波数コムの各スペクトルの周波数の絶対値は、上記光周波数コムから得られる短パルス光のエンベロープと光キャリア間オフセット位相を当該基準クロックに基づく周波数に同期させることにより確定されることを特徴とする。
【００１３】
なお、各ノードに基準となるクロックが配信されるだけでは、ノード間において、独立に配備された光源の光周波数を同期させることは困難である。ノード間に独立に配備された光源の周波数を同期させることを可能とする技術が、レーザ線幅を１Ｈｚのオーダまで細線幅化するＣＥＯＰ（Carrier Envelope Offset Phase Rock）技術であるが、レーザ線幅が細線幅化されれば、それに応じて光周波数に高い確度が必要となるためである。さらに、絶対周波数としての確度を確定するためには、光周波数が安定化されることが必要である。２００ＴＨｚの光周波数に対して１Ｈｚのオーダで安定化させるためには、１０−１２以下の高い安定度が要求される。本発明は、このような光周波数の高い確度と高い安定度を実現し、２地点間での光ファイバ伝送の閉じていた光位相同期化多波長光源による等価補償の効果をフォトニクスネットワーク全体へ拡大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明の光周波数同期通信装置は、光周波数多重化伝送路と光クロスコネクトスイッチノードからなるフォトニックネットワークに適用される光周波数同期通信装置において、基準クロックを獲得する手段と、互いに光位相が同期された光周波数コムを生成する手段と、上記基準クロック周波数、またはその逓倍クロック周波数に基づき、上記光周波数コムの周波数間隔を確定し、上記光周波数コムのいずれか１つのスペクトルの周波数の絶対値を確定する手段とを備え、上記光周波数同期通信装置内の通信用光源をそれぞれ上記光周波数コムのいずれかの光周波数スペクトル成分に位相同期させて発振させることにより、もしくは、上記光周波数同期通信装置が再生または光増幅する光周波数キャリアを上記光周波数コムのいずれかの光周波数スペクトル成分に位相同期させることにより、上記フォトニックネットワーク内で相互に位相同期した状態で上記光周波数キャリアが変復調されて行われることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の光周波数同期通信装置は、上記基準クロックを獲得する手段が、上記基準クロックを外部から受信してもよく、または、上記基準クロックを獲得する手段が、上記基準クロックを自身で生成してもよい。
【００１６】
また、本発明の光周波数同期通信装置は、上記基準クロックが無線電波により配信され、配信された無線電波からクロックを抽出してもよく、上記基準クロックが光ファイバにより配信され、配信された光信号からクロックを抽出してもよく、上記基準クロックが光格子時計から発せられたクロックであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、フォトニックネットワークにおいて光周波数キャリアのクロスコネクトが行われ、起点の異なる光周波数キャリアが同一光ファイバ内に混在しても、光電界に対する等化補償を施すことにより再生無し中継伝送距離の拡大が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図４は、本発明の一実施形態による光周波数同期通信装置の実施概念を説明する図である。図４において、光周波数同期通信装置４００は、光周波数同期通信網（フォトニックネットワーク；以下、光周波数同期ＰＮとする。）４０１と、時間・時刻標準装置４０２とを備える。光周波数同期ＰＮ４０１は、正確な時間情報を提供する時間・時刻標準装置４０２から周波数ｆ０を受信する。光周波数同期ＰＮ４０１では、当該周波数ｆ０により光周波数基準が生成され、光周波数同期ＰＮ４０１内のすべての光周波数キャリアは、この光周波数基準に同期される。光周波数同期ＰＮ４０１は、フォトニックノード４０３と波長（光周波数）多重伝送路４１０とから構成される。フォトニックノード４０３は、光周波数キャリアを各々の光ファイバ方路へスイッチングするための光クロスコネクト装置４０６と、伝送装置４０５と、光周波数基準供給装置（ＯＦＲＳＭ：Optical Frequency Reference Supply Module）４０４とを備える。
【００２２】
ＯＦＲＳＭ４０４は、時間・時刻標準装置４０２から正確な時間情報を受信し、光通信に適する光周波数基準へ変換する。時間・時刻標準装置４０２からの信号は、現時点では例えば、独立行政法人  情報通信研究機構  電磁波計測部門  日本標準時グループが提供する長波帯標準電波の他、ＧＰＳ衛星からの電波信号が該当する。前者は、周波数を１０−１１の不確かさで提供しており、後者は１０−１２以下で提供している。より確からしい時間を刻む研究が並行して進められており、将来にはより確からしい時間情報が電波としてまたは光ファイバにより提供されることが想定される。受信した時間情報から光周波数基準を生成し、配信するＯＦＲＳＭ構成の詳細については、後述する。
【００２３】
伝送装置４０５は、少なくとも光信号終端装置４０７と、光信号送受信装置４０８と、光信号増幅装置４０９とを備える。光信号終端装置４０７は、送受信信号の起点・終点を意味し、伝送信号フレームの構築・解体機能、フレームにおけるオーバヘッド情報の終端機能、光変復調機能を提供する。光信号送受信装置４０８は、信号再生機能を提供し、これには波長多重伝送路を伝搬して信号対雑音比が劣化した信号の再生機能を含む。光信号増幅装置４０９は、現行行われている光ファイバ増幅のほか、位相感応型光増幅器が該当する。励起光源が光周波数キャリアに同期される必要のある位相感応型光増幅器は、光周波数同期ＰＮ４０１に適した増幅器となり、低雑音特性を示すため有効となる。
【００２４】
図５に示すように、光信号終端装置４０７や光信号送受信装置４０８が備える個々の光源（同期化ＣＷ光源＃１〜＃Ｍ  ５０１−１〜５０１−Ｍ）は、ＯＦＲＳＭ４０４から供給される光周波数基準に光周波数および光位相を同期させる。同期の方法としては、ＯＦＲＳＭ４０４からの基準を直接光源へ注入する注入同期や、ＯＦＲＳＭ４０４からの光周波数基準と光源の光とをフォトダイオードで受光して同期検波を行い、光源の光位相を制御する光フェーズロック回路を使用する方法がある。図５に示すように、個々に光源を準備する代わりに、図６に示すように、１つの光源（同期化ＣＷ光源６０１）をＯＦＲＳＭ４０４から供給される光周波数基準に同期させ、同期化ＣＷ光源６０１から変調サイドバンドにより光位相同期化マルチ光周波数キャリア６０２を生成し、当該光を分波して光変復調用光源とする構成がある。
【００２５】
図７（ａ）に、光位相同期化マルチ光周波数キャリア６０２を実現する構成例７００を示す。同期化ＣＷ光源６０１は、ＯＦＲ（Optical Frequency Reference）と位相同期しており、かつＩＴＵ−Ｔ周波数グリッドの何れかに安定化されている。ＩＴＵ−Ｔ光周波数グリッドは、ｎを整数として、
【００２６】
【数１】
0005210035.tif 000002
【００２７】
である。１９３．１０００ＴＨｚがアンカー周波数であり、１２．５ＧＨｚが周波数グリッド間隔である。この同期化ＣＷ光源６０１から発せられた連続発振光は、周波数グリッド間隔を与える周波数１２．５ＧＨｚまたはその分周周波数にて位相変調される。位相変調された光についてスペクトルを観測すると、変調周波数ｆｍ［Ｈｚ］の逓倍の位置に変調サイドバンドを観測することができる。位相変調による変調サイドバンド間の振幅と位相の相対的関係は、変調理論が教えるところでは、第１種ベッセル関数によって記述されることになる。直感的な見方をすると、２００ＴＨｚの光周波数がｆｍ［Ｈｚ］で疎密波を形成していることになる。この疎密波を群速度分散量Ｂ（＝±１／（４πｆｍ２））［秒２］を有する分散媒質７０４に通すと、瞬時光周波数が一定であり、振幅変調を受けた光に変換される。このとき、変調サイドバンドの各線スペクトルは互いに同相状態にある。この光にさらに深い変調指数で変調周波数ｆｍ［Ｈｚ］の変調を与えると、図７（ｂ）のスペクトル７１０に示すように、スペクトル強度が均一化された数十からなる変調サイドバンドを得ることができる。それぞれのスペクトルを光分波回路により分離すると、光周波数間隔が正確にｆｍ［Ｈｚ］で刻まれた光周波数キャリアを得ることができる。
【００２８】
光周波数同期ＰＮ４０１の概念の最も重要な機能は、光周波数同期ＰＮ４０１内のすべての光周波数キャリアの光周波数基準への同期にある。  
光周波数基準の分配機能は、光周波数基準供給装置（ＯＦＲＳＭ：Optical Frequency Reference Supply Module）により実現される。ＯＦＲＳＭ４０４は、提供する光周波数の確度（不確かさ）により実施形態が異なる。例えば、アセチレンやシアンガスの吸収線光周波数を基準にすると１０−８（約１０ＭＨｚ）以下のオーダで光周波数基準コム（Ｃｏｍｂ）を実現し提供することができる。本実施形態では、詳細は割愛するが、非特許文献２に詳しく記載される。
【００２９】
図８（ａ）に、１０−９（約ＭＨｚ）を超える不確かさを有するＯＦＲＳＭの構成例８００を示す。ＯＦＲＳＭ４０４は光周波数コム（Ｃｏｍｂ）を生成する。図８（ａ）に示す構成例８００は、キャリアエンベロープオフセット位相を固定制御する構成である。構成例８００は、モード同期（ロック）がかかったレーザ光からオクターブの帯域に広がったスペクトルを発生させて、ｆ−２ｆ干渉計８０４によりキャリアエンベロープオフセット位相（ＣＥＰ： Carrier Envelop offset Phase）をロック制御する構成を示し、高確度な光周波数コムを発生する装置構成を示す。このため、時間・時刻標準装置４０２と同確度を実現できる。その確度が高まれば、原理的にはＨｚすなわち１０−１４のオーダで光周波数基準を提供可能な実施形態である。本実施形態の構成は、非特許文献３に詳細に記載される。ＣＥＰ制御光周波数コムは、モード同期レーザ８０１が発する超短光パルスの光キャリアとエンベロープ間のオフセット位相（ＣＥＯ）を正確に制御したパルス列であり、パルス繰返し時間Ｔの逆数の周波数ｆｒｅｐで正確に光周波数スペクトルを刻む。そのｎ番目の周波数ｆ（ｎ）は、ｆ（ｎ）＝ｎ×ｆｒｅｐ＋ｆＣＥＯで規定される。ここで、ｆＣＥＯは、キャリアエンベロープオフセット周波数である。ΔΦｆ＝２π（ｆＣＥＯ／ｆｒｅｐ）、すなわち絶対光位相を安定制御することにより光Φ周波数の位相揺らぎを抑圧できる。
【００３０】
モード同期レーザ８０１から発せられた短パルス列は、光増幅器８０２により強度を強められた後に、非線形媒質８０３へ入力される。条件が整うとオクターブの帯域を有する光を発生する。その時２ｎ番目の光周波数は、ｆ（２ｎ）＝２ｎ×ｆｒｅｐ＋ｆＣＥＯとなる。一方、オクターブ光の中のｆ（ｎ）の成分に対して第２高調波を発生させると、２×ｆ（ｎ）＝２ｎ×ｆｒｅｐ＋２×ｆＣＥＯとなるので、ｆ（２ｎ）と２×ｆ（ｎ）とを干渉させることによりオフセット周波数成分ｆＣＥＯ＝（ΔΦｆ／２π）ｆｒｅｐを抽出することができる。ここで、ΔΦはキャリアエンベロープオフセット位相である。時間・時刻標準装置４０２から配信される周波数を基準にとり、ＰＬＬ回路により繰返し周波数であるｆｒｅｐ、ならびに抽出したｆＣＥＯを生成すると、図８（ｂ）のスペクトル８１０に示すように、位相雑音が十分に抑圧された不確かさの小さな光周波数コムを得ることができる。この光周波数コムをＯＦＲＳＭ４０４とする。
【００３１】
図９（ａ）に、ＧＰＳ衛星からの周波数を受信し、受信した周波数に基づいてモード同期レーザを発振させる構成例９００を示す。モード同期レーザは、図７に示した光位相同期マルチ光周波数キャリア光源の実施例からパルス圧縮によりモード同期短パルスレーザを生成することも可能である。第２の位相変調器９０５の後に群速度分散媒質９０６を備える構成である。第２の変調器９０５の出力として、スペクトル帯域幅が２０ｎｍ程度あれば、原理的には数１００ｆｓｅｃの短パルス９０７（図９（ｂ）のスペクトル９１０参照）を生成可能である。位相変調光に対する分散媒質９０６によるパルス圧縮は、非特許文献４に詳細に記載される。
【００３２】
配信されている周波数の不確かさは１０−１２（約１００Ｈｚ）以下である。この周波数により繰返し周波数ｆｒｅｐ＝（１／ｍ）ｆｍ［Ｈｚ］（ｍは整数）と設定する。オフセット周波数ｆＣＥＯは、装置の要求に応じて自由に設定できるが、例えば、ここでは簡単のためにｆＣＥＯ＝ｆｒｅｐとする。すでに述べたように、国内国家機関でも同程度の不確かさを保証したクロックを提供している。将来は、より高い確度が実現される可能性があり、１０−１８を目指して世界中で研究が行われている。ＩＴＵ−Ｔ周波数グリッドにおける周波数間隔をｆｍ［Ｈｚ］と一致させて、ｆｍ＝１２．５ＧＨｚとし、ｍ＝１０とすれば、ｆｒｅｐ＝１，２５０，０００，０００．０００Ｈｚの高確度周波数によりモード同期光を発生させることになる。ｆＣＥＯ＝ｆｒｅｐ＝１，２５０，０００，０００．０００Ｈｚの時、ｎ＝１５４４８０に対してｆ（１５４４８０）＝１９３．１０００００００００ＴＨｚとなる。従ってこの実施例によって、光周波数基準が発する光周波数コム
f(n)=n×frep + fCE
は、
【００３３】
【数２】
0005210035.tif 000003
【００３４】
のオーダで確からしいことになる。将来には、研究開発中である光格子時計が実用化されると
【００３５】
【数３】
0005210035.tif 000004
【００３６】
の確度を有するクロックによって正確に繰返し周波数を刻むことができる。これらの高精度なクロック源は、国家研究機関にて供給が行われているので、それを受信しても実現でき、また通信事業者が備えて自己のネットワークに配信供給しても実現できる。通信事業者は、周波数確度１０−１２の場合、ルビジウム原子発振器を備えている。
【００３７】
ＯＦＲＳＭ４０４から供給された光周波数グリッドがノード４０３内で分配されると、光周波数同期ＰＮ４０１では、光伝送装置の個々の要素が基準光周波長に光周波数同期する。光伝送装置の個々の要素とは、例えば、多重伝送のために準備された光源のほか、光復調回路、位相感応型光増幅器用励起光源を指す。
【００３８】
異なるノードにある光周波数キャリアを光位相同期状態にするのには、光周波数同期に加えて光位相も同期する必要がある。通常、位相同期に関しては、ノード装置内で維持することまでは可能であるが、ネットワーク全体で維持することは困難である。光通信にて使用する周波数は約２００ＴＨｚであるので、１波長は１．５ミクロン程度である。これは、数十メートルの光ファイバ長に対する数度の温度揺らぎによって変化しうる長さである。これを装置内では互いに同期させることになるが、１００ｋｍ以上離れたフォトニックノード間では位相同期は困難である。
【００３９】
異なるノードにある光周波数キャリアの位相同期は、光周波数同期が維持できることで可能となる。光周波数同期ＰＮ４０１では、光周波数の不確かさのオーダで周波数同期はとれているので、光復調回路や位相感応型光増幅器用励起光源に光位相同期回路を備えることによって完全な同期状態となる。この同期によって、１本の伝送光ファイバ内では光周波数キャリア間で位相同期がかかった状態で信号伝送が可能となる。また、位相変調信号に対する光復調回路では、広いレンジの周波数引き込み回路は不要となり、光位相検波回路のみで光復調回路を構成できることになる。具体的な位相の同期については、例えば、２つの光を合波して干渉させ、合波光のレベルを常に一定レベルにするように、位相シフタや光遅延線などで両光間の位相差を制御することを実現できる。
【００４０】
このようなフォトニックノードによってフォトニックネットワークが構成されると、フォトニックネットワーク全体で光周波数同期がかかった光周波数同期ＰＮ４０１を実現できる。光周波数同期ＰＮ４０１では、図３に示すように、フォトニックノードにおいて光周波数キャリアがクロスコネクトされて異なるルートからの光周波数キャリアが混合した場合においても、互いにほぼ同期のとれた状態で次のノードへ光ファイバ内を信号伝送することができる。従って、光ファイバ内で観測される光周波数キャリア間相互干渉に対して等化補償が可能となる。
【００４１】
以上の説明から容易に類推できるように、光周波数同期ＰＮ４０１では、高い確度を有する周波数が配信されれば、または当該周波数を通信事業者がフォトニックノード４０３に備えれば、ＯＦＲＳＭ４０４をフォトニックネットワーク内の各ノードにて生成することができる。各ノードで生成された光周波数基準に同期した光周波数キャリアがノード間で信号伝送しても、マイクロ波発信器の精度（Ｈｚ以下の確度）で同期しているので、ほぼ光周波数同期が維持できていることになる。
【００４２】
つまり、一般にレーザ光源は、マイクロ波のようにはコヒーレンス性が高くなく、ある程度の距離を進むと位相が変化する。結果として、発振スペクトルに広がりが見えてくる。最先端の通信用光源でも、発振スペクトルには、１００ｋＨｚ程度の広がりがあるので、そのコヒーレンス長は、３００ｍ程度ある。広がりを持った発振スペクトルの平均値であるセンター周波数は、単純に温度や注入電流を安定化するだけでは、数ＧＨｚのオーダで揺らいでしまう。このセンター周波数の揺らぎを１０−１２の確度を有するマイクロ波発信機で同期させると１Ｈｚ以下の確度でセンター周波数を同期させることが可能となる。このため、光周波数キャリアは、マイクロ波発信器の精度（Ｈｚ以下の確度）で同期される。
【００４３】
この場合でも位相レベルでは、互いに同期させる必要がある。これによって光周波数同期ＰＮ４０１を実現できる。高確度マイクロ波の配信は、現状のディジタル同期網のようにマスタークロックのクロック情報をＳＤＨフレームに搭載して配信してもよく、ＧＰＳのような衛星から配信されるクロック、ＮＩＣＴが提供する電波時計用長波帯標準電波を活用しても実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来技術による光通信装置の構成例を示す図である。
【図２】図１の構成により得られる等化補償得の効果を示す図である。
【図３】従来技術によるフォトニックスネットワークの課題を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態による光周波数同期通信装置の実施概念を説明する図である。
【図５】光周波数基準に同期した光信号送信装置の一構成例を示す図である。
【図６】光周波数基準に同期した光信号送信装置の別の構成例であって、光位相同期化マルチ光周波数キャリア光源を構成する図である。
【図７】（ａ）は光位相同期化マルチ光周波数キャリア光源の構成例を示す図である。（ｂ）は（ａ）の構成例から生成されるスペクトルを示す図である。
【図８】（ａ）はキャリアエンベロープオフセット位相を固定制御する構成例であって、絶対光周波数基準を与える構成例を示す図である。（ｂ）は（ａ）の構成例から生成されるスペクトルを示す図である。
【図９】（ａ）は図８（ａ）に示されるモード同期レーザ光源の構成例を示す図である。（ｂ）は（ａ）の構成例から生成されるスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
４０１  光周波数同期ＰＮ
４０２  時間・時刻標準装置
４０３  フォトニックノード
４０４  ＯＦＲＳＭ
４０５  伝送装置
４０６  光クロスコネクト装置
４０７  光信号終端装置
４０８  光信号送受信装置
４０９  光信号増幅装置
４１０  多重伝送路
５０１−１〜５０１−Ｍ、６０１  同期化ＣＷ光源
５０２−１〜５０２−Ｍ、６０３−１〜６０３−Ｍ  光変調器
５０３−１〜５０３−Ｍ、６０４−１〜６０４−Ｍ  変調信号
５０４，６０５  波長多重化器
６０２  光位相同期化マルチ光周波数キャリア
【図１】
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【図２】
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【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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