(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多波長光を発生する多波長光源であって、
スーパーコンティニウム（ＳＣ）光を発生させるＮ個（ここでＮは２以上の自然数）のＳＣ光発生手段と、
前記Ｎ個のＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光を多重する光多重手段と
を備え、
前記Ｎ個のＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光は、それぞれ、光周波数間隔Ｎ・Δｆの縦モードを有し、
前記Ｎ個のＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光の縦モードの光周波数が各ＳＣ光発生手段毎に光周波数Δｆずつ異なるように設定されたことを特徴とする多波長光源。
【請求項２】
多波長光を発生する多波長光源であって、
連続光を発生させる光源と、
前記光源からの連続光を周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ（ここでＭは自然数）で変調して、光周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ間隔の複数の縦モードを有する変調光を出力する変調手段と、
前記変調手段からの変調光を入力し、２つの縦モードを分波して出力する光分波手段と、
前記分波手段からの分波された２つの縦モードのそれぞれを種光としてスーパーコンティニウム（ＳＣ）光を発生させる２つのＳＣ光発生手段と、
前記２つのＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光を多重する光多重手段と
を備え、
前記２つのＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光は、それぞれ、光周波数間隔２・Δｆの縦モードを有し、
前記２つのＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光の光周波数が隣接する縦モードは、前記２つのＳＣ光発生手段間で光周波数がΔｆだけずれるように設定されたことを特徴とする多波長光源。
【請求項３】
多波長光を発生する多波長光源であって、
連続光を発生させる光源と、
前記光源からの連続光を周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ（ここでＭは自然数）で変調して、光周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ間隔の複数の縦モードを有する変調光を出力する変調手段と、
前記変調手段からの変調光を入力し、２つの縦モードを分波して出力する光分波手段と、
前記分波手段からの分波された２つの縦モードのそれぞれを種光として光パルスを発生させる２つの光パルス発生手段と、
前記２つの光パルス発生手段から出力される光パルスを多重する光多重手段と、
前記多重された光パルスを入射して、スーパーコンティニウム（ＳＣ）光を発生させる非線形光学媒質と
を備え、
前記２つの光パルス発生手段は、それぞれ、繰り返し周波数２・Δｆで光パルスを発生し、前記２つの光パルス発生手段から出力される光パルスは、それぞれ、光周波数間隔２・Δｆの縦モードを有し、
前記２つの光パルス発生手段から出力される光パルスの光周波数が隣接する縦モードは、前記２つの光パルス発生手段間で光周波数がΔｆだけずれるように設定されたことを特徴とする多波長光源。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の多波長光源であって、
前記光多重手段は、光偏波多重手段であることを特徴とする多波長光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多波長光源に関する。より詳しくは、本発明は、波長分割多重光伝送システムや光信号処理および光周波数基準などに利用することができる多波長光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信トラヒックの増大に伴い、光通信システムにおいて伝送容量を増大するために波長多重光伝送方式が用いられている。波長多重光伝送を行うためには、その波長数分の光源が必要となる。このため、光源の数だけ費用がかかり、またこれら光源の波長の正確な調整が必要となる。そこで、１つの光源から多波長光を一括して発生させる多波長光源が検討されている。
【０００３】
多波長光源として、スーパーコンティニウム（ＳＣ）光発生技術を用いて多波長光を発生させる多波長光源が各種報告されている（たとえば、特許文献１および２）。図１６に従来の多波長光源の構成例と、この多波長光源の各部の光スペクトルを示す。
【０００４】
短パルス光源１０は、多波長光の繰り返し周波数に等しい周波数間隔の縦モードで構成された光パルスを発生する。この光パルスを光増幅器２０により増幅して強い強度で非線形光ファイバ３０に入射させると、非線形光ファイバ３０を伝搬中に、光スペクトル相互の非線形光学効果によって、もとの光パルスの光スペクトルの短波長側および長波長側に新たな光スペクトルが発生する。非線形光ファイバ３０をさらに伝搬すると、その発生した光スペクトルのさらに短波長側および長波長側に新たな光スペクトルが発生する。これを繰り返すことにより、非線形光ファイバ３０を伝搬するうちに、入射した光スペクトルは広帯域な光スペクトルになる（図１６の光スペクトルを参照）。この技術をスーパーコンティニウム光発生技術という。このようなスーパーコンティニウム光の１つ１つの縦モードを光フィルタにより取り出すことによって、単一縦モードの連続光が得られ、波長多重伝送用の光源などとして使用される。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２９８１５号公報
【特許文献２】特願２００５−２０１３２７号明細書
【非特許文献１】K. Ｍori, and K. Sato, “Supercontunuum Lightwave Generation Employing a Ｍode-Locked Laser Diode With Injection Locking for a Highly Coherent Optical Ｍulticarrier Source,” IEEE Photon. Technol. Lett., vol.17, no.2, pp480-482, Feb. 2005.
【非特許文献２】Takara, H., Ohara, T., Yamamoto, T., Ｍasuda, H., Abe. Ｍ., Takahashi, H., Ｍorioka, T. “Field demonstration of over 1000-chanel DWDＭ transＭission with supercontinuuＭ Ｍulti-carrier source,” Electron. Lett., 2005, 41,(5).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スーパーコンティニウム光では、励起用の短パルス光源のエネルギーが発生する全ての縦モードに分配され、広帯域の波長多重光が得られる。したがって、高密度に波長多重された多くの多波長光を発生させようとすると、一波長あたりのエネルギーが減少し、信号対雑音比（ＳＮＲ）が低くなるという問題があった。また、良好なＳＮＲを得ようとすると、多波長光の波長帯域を狭くしなければならないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、広帯域にわたって良好なＳＮＲを得ることができる高密度多波長光源を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、多波長光を発生する多波長光源であって、スーパーコンティニウム（ＳＣ）光を発生させるＮ個（ここでＮは２以上の自然数）のＳＣ光発生手段と、前記Ｎ個のＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光を多重する光多重手段とを備え、前記Ｎ個のＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光は、それぞれ、光周波数間隔Ｎ・Δｆの縦モードを有し、前記Ｎ個のＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光の縦モードの光周波数が各ＳＣ光発生手段毎に光周波数Δｆずつ異なるように設定されたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、多波長光を発生する多波長光源であって、連続光を発生させる光源と、前記光源からの連続光を周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ（ここでＭは自然数）で変調して、光周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ間隔の複数の縦モードを有する変調光を出力する変調手段と、前記変調手段からの変調光を入力し、２つの縦モードを分波して出力する光分波手段と、前記分波手段からの分波された２つの縦モードのそれぞれを種光としてスーパーコンティニウム（ＳＣ）光を発生させる２つのＳＣ光発生手段と、前記２つのＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光を多重する光多重手段とを備え、前記２つのＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光は、それぞれ、光周波数間隔２・Δｆの縦モードを有し、前記２つのＳＣ光発生手段から出力されるＳＣ光の光周波数が隣接する縦モードは、前記２つのＳＣ光発生手段間で光周波数がΔｆだけずれるように設定されたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、多波長光を発生する多波長光源であって、連続光を発生させる光源と、前記光源からの連続光を周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ（ここでＭは自然数）で変調して、光周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ間隔の複数の縦モードを有する変調光を出力する変調手段と、前記変調手段からの変調光を入力し、２つの縦モードを分波して出力する光分波手段と、前記分波手段からの分波された２つの縦モードのそれぞれを種光として光パルスを発生させる２つの光パルス発生手段と、前記２つの光パルス発生手段から出力される光パルスを多重する光多重手段と、前記多重された光パルスを入射して、スーパーコンティニウム（ＳＣ）光を発生させる非線形光学媒質とを備え、前記２つの光パルス発生手段は、それぞれ、繰り返し周波数２・Δｆで光パルスを発生し、前記２つの光パルス発生手段から出力される光パルスは、それぞれ、光周波数間隔２・Δｆの縦モードを有し、前記２つの光パルス発生手段から出力される光パルスの光周波数が隣接する縦モードは、前記２つの光パルス発生手段間で光周波数がΔｆだけずれるように設定されたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の多波長光源であって、前記光多重手段は、光偏波多重手段であることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る高密度多波長光源の基本構成を示す。この多波長光源１００は、等しい周波数間隔の縦モードで構成されたスーパーコンティニウム光を発生するＮ個（Ｎは２以上の自然数）のスーパーコンティニウム（ＳＣ）光発生手段１２０−１〜Ｎと、これらＮ個のＳＣ光発生手段からのＳＣ光を多重する光多重手段１４０とから構成されている。ここで、それぞれのスーパーコンティニウム光発生手段は、図２（ａ）に示すように、縦モードの周波数間隔をＮ・Δｆとして、それぞれのＳＣ光発生手段の縦モード周波数がΔｆずつ異なるように配置されている。そして、これらΔｆずつ異なるＳＣ光を光多重手段１４０により合波することで、図２（ｂ）に示すように、広帯域にわたる高密度の多波長光を得ることができる。
【００１５】
本実施形態によれば、ＳＣ光発生手段１２０−１〜Ｎは、最終的に発生させる高密度多波長光の縦モードの間隔ΔｆのＮ倍の周波数間隔の縦モードを生成すればよい。周波数間隔がΔｆの多波長光を発生されるには、周波数間隔Δｆの１つのＳＣ光発生手段から生成する場合より、周波数間隔Ｎ・ΔｆのＮ個のＳＣ光発生手段を用いる方が、１つのＳＣ光発生手段で発生させる縦モードの数は1／Ｎでよいため、ＳＮＲの良好な広帯域な多波長光を容易に得ることができる。なお、スーパーコンティニウム光源はこれまでに様々な方法が考案されており、そのいずれも本発明に適用可能である。
【００１６】
次に、本発明の第１の実施形態による高密度多波長光源の具体例について説明する。図３に、その構成を示す。この多波長光源１００ａは、等しい周波数間隔の縦モードで構成されたスーパーコンティニウム光を発生するＮ個（Ｎは２以上の自然数）のスーパーコンティニウム（ＳＣ）光発生手段１２０ａ−１〜Ｎと、これらＮ個のＳＣ光発生手段から発生するスーパーコンティニウム光を多重する光合波器１４０とから構成されている。
【００１７】
ＳＣ光発生手段１２０ａ−１〜Ｎのそれぞれは、図３に示すように、単一縦モードで発振する光源１２１と、光源からの光を位相変調する光位相変調器１２２と、光位相変調器に変調信号を印加するＲＦ発振器１２３と、位相変調された光信号に波長分散を与えて光パルス列に変換するための分散付与用光ファイバ１２４と、ＳＣ光を発生させる光ファイバ１２７とから構成されている。ＳＣ光発生用光ファイバ１２７への入力光強度が、ＳＣ光を発生させるのに不十分な場合は、図示したように、光パルス列を増幅する光増幅器１２５と、増幅された光パルス列をフィルタリングする光バンドパスフィルタ１２６をＳＣ光発生用光ファイバ１２７の前段に挿入してもよい。また、波長分散付与用光ファイバ１２４に代えて、ファイバグレイティングや平面型光波回路を用いることもできる。
【００１８】
ＳＣ光発生用光ファイバ１２７は、長手方向に波長分散が異常分散から正常分散に減少しており、入射する光パルスのピークパワーと、出力される拡大したスペクトル幅の関係が所望の非線形特性を有している。具体的には、ＳＣ光発生用光ファイバ１２７において光スペクトル拡大が起きる光パワーしきい値を、入射する光パルス列のピークパワーよりも低く、かつ光パルス列のすそのペデスタルのパワーよりも高くすることで、広帯域においてばらつきが少ないＳＮＲの良好なスーパーコンティニウム光を発生させることができる（特許文献２参照）。
【００１９】
なお、ＳＣ光発生手段１２０ａとして、位相変調器１２２に代えて光強度変調器を使用することもできる。この場合、分散付与用光ファイバ１２４は不要となる。また、光位相変調器１２２と分散付与用光ファイバ１２４に代えて注入同期型モードロック半導体レーザを使用することも可能である。このような注入同期型モードロック半導体レーザを用いたＳＣ光発生手段は、例えば非特許文献１に記載されている。
【００２０】
本実施形態では、複数のスーパーコンティニウム光発生手段からの多波長光を光多重手段で合波し、正確に縦モード間隔Δｆの高密度多波長光を得る必要がある。そのためには、合波する多波長光が正確にΔｆずつずれた縦モードを有していなければならない。すなわち、複数のＳＣ光発生手段によって生成される多波長光の縦モードの光周波数を同期させる必要がある。そこで、各ＳＣ光発生手段の光源１２１の光周波数を同期化するために光周波数同期化手段１１１を用いている。例えば、２つの光源の光をフォトダイオードで受光すると、２つの光源の光周波数の差に相当する周波数のビートが得られる。これがΔｆになるように光源の発振周波数を制御することにより２つの光源からの光の周波数差を正確にΔｆだけずれるように設定することができる。３つ以上の場合も上記の原理を用いてそれぞれの光周波数がΔｆだけずれた複数の光源を得ることができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、より簡単な構成で正確に光周波数がΔｆずつ異なる光源を得るための構成について説明する。連続光を位相変調や強度変調などで変調すると、入力連続光の光周波数を中心としていくつかのサイドモードが立つ。この隣接するサイドモード間および中心モードと隣接するサイドモード間の周波数間隔は正確に変調周波数に等しい。これらの縦モードの間隔の確度は、変調に使用する電気のマイクロ波発振器の周波数確度によって決まるので、その確度を電気のマイクロ波発振器の周波数確度と同程度のＫＨｚオーダーとすることができる。したがって、縦モード間隔の確度を、１０−９以上にすることができる。
【００２２】
このように、単一の縦モードを有する連続光を周波数Δｆで位相変調または強度変調し、もとの連続光の縦モードを中心として光周波数間隔Δｆの複数のサイドモードを得ることができる。少なくともＮ−１個のサイドモードが立つように変調指数を設定すれば、本発明に適用可能なＮ個の種光源を得ることができる。
【００２３】
図４に、第２の実施形態として縦モードの光周波数が同期した２つのＳＣ光源を得るための具体的な構成例を示す。この多波長光源１００ｂは、単一縦モードからなる連続光を出力する光源１１０と、連続光を周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆで変調し（ここで、Ｍは自然数）、入射した連続光の縦モードを中心としてその両側に変調周波数に等しい光周波数間隔の１つ以上のサイドモードを発生させる光変調手段１１２と、光周波数が（２・Ｍ＋１）・Δｆだけ異なる中心モードとサイドモードからなる光変調手段からの出力光を分波する光分波手段１１４と、分波された光を種光として光周波数２・Δｆ間隔のＳＣ光を発生させるＳＣ光発生手段１２０ｂ−１および１２０ｂ−２と、これらＳＣ光発生手段からの多波長光を多重する光多重手段１４０とから構成されている。
【００２４】
このように構成することで、変調手段１１２による種光の縦モードの間隔（２・Ｍ＋１）・Δｆの確度を、電気のマイクロ波発振器１１３の周波数確度であるＫＨｚオーダーとすることができる。また、光源１１０として、±１ＭＨｚ以下の出力周波数確度および安定度を持つ光周波数安定化光源が市販されているので、本構成により絶対光周波数確度±１ＭＨｚ程度以下の２つの種光を得ることができる。これらを、光分波手段１１４を介してＳＣ光発生手段１２０ｂ−１、２に入力し、その出力のＳＣ光を多重することにより、±１ＭＨｚ程度以下の周波数確度を持つΔｆ間隔の多波長光を得ることができる。
【００２５】
なお、本構成により、光変調手段１１２からの出力光の光周波数間隔が（２・Ｍ＋１）・Δｆとなるので、光周波数間隔Δｆの出力光を分波する場合に比べて、光分波手段１１４に要求される分波特性を緩和することができる。特に、Ｍを大きくとると、光分波手段１１４としてより安価な光フィルタを用いることができる。
【００２６】
（第３の実施形態）
図５に、本発明の第３の実施形態に係る高密度多波長光源の基本構成を示す。この多波長光源２００は、等しい周波数間隔の縦モードで構成されたスーパーコンティニウム光を発生する２個のスーパーコンティニウム（ＳＣ）光発生手段２２０−１および２２０−２と、これらＳＣ光発生手段から発生するＳＣ光を偏波多重する光偏波多重手段２４０とから構成されている。ここで、それぞれのＳＣ光発生手段２２０は、図６（ａ）に示すように、縦モードの周波数間隔を２・Δｆとして、それぞれのＳＣ光発生手段の縦モード周波数がΔｆずつ異なるように配置されている。そして、これらΔｆずつ異なるＳＣ光を、それぞれの偏波方向が直交するように光偏波多重手段２４０により合波することで、図６（ｂ）に示すように、広帯域にわたる高密度の多波長光を得ることができる。
【００２７】
本実施形態によれば、ＳＣ光発生手段２２０は、最終的に発生させる高密度多波長光の縦モードの間隔Δｆの２倍の周波数間隔の縦モードを生成すればよい。そのため、周波数間隔がΔｆの縦モードを有するＳＣ光に比べて、ＳＮＲの良好な広帯域のＳＣ光を容易に発生させることができる。
【００２８】
第１の実施形態では、合波する複数のＳＣ光の偏波は同一のものもあり、直交するものもあるが、同一方向の偏波で合波されたＳＣ光は（縦モードが近い場合は特に）互いに干渉を起こし、非線形光学効果等により雑音として重畳され、光信号の品質を劣化させる可能性がある。これに対して、本実施形態では、スーパーコンティニウム光が互いに直交する偏波で多重されるため、干渉を起こさず信号の品質劣化を最小限に抑えることができる。なお、スーパーコンティニウム光源はこれまでに様々な方法が考案されており、そのいずれも本発明に適用可能である。また、ここでは２つのＳＣ光を多重する場合で説明したが、第一の実施例のようにＮ個のＳＣ光を多重する場合にも、縦モード周波数がΔｆずつずれたＮ個のＳＣ光を交互に直交する偏波で多重することにより、雑音特性が改善する。
【００２９】
次に、本発明の第３の実施形態による高密度多波長光源の具体例について説明する。図７に、その構成を示す。この多波長光源２００ａは、２つのＳＣ光発生手段２２０ａ−１および２２０ａ−２と、これらＳＣ光発生手段からのＳＣ光を互いに直交する偏波で多重する光偏波合波器２４０とから構成されている。また、多波長光源２００ａは、２つのＳＣ光発生手段に光周波数が（２・Ｍ＋１）・Δｆだけ異なり、同期した種光を提供するために、出力光周波数の安定した光周波数安定化光源２１０と、この光源からの連続光を位相変調する位相変調手段２１２と、光位相変調手段に周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ（ここで、Ｍは自然数）の変調信号を印加するＲＦ発振器２１３と、光位相変調手段からの中心モードとサイドモードからなる出力光を分波して光周波数が（２・Ｍ＋１）・Δｆだけ異なる種光をＳＣ光発生手段に提供するＡＷＧ光フィルタ２１４とを備えている。なお、光周波数安定化光源２１０からの出力光の強度が十分でなければ、図に示したように光増幅器を追加してもよい。
【００３０】
ＳＣ光発生手段２２０ａ−１および２２０ａ−２のそれぞれは、図７に示すように、ＡＷＧ光フィルタ２１４からの種光を位相変調する光位相変調器２２２と、光位相変調器に変調周波数２・Δｆの変調信号を印加するＲＦ発振器２２３と、位相変調された光信号に波長分散を与えて光パルス列に変換するための分散付与用光ファイバ２２４と、ＳＣ光を発生させる光ファイバ２２７とから構成されている。ＳＣ光発生用光ファイバ２２７への入力光強度が、ＳＣ光を発生させるのに不十分な場合は、図示したように、光パルス列を増幅する光増幅器２２５と、増幅された光パルス列をフィルタリングし、光増幅器からのＡＳＥ光からなる雑音成分を除去する光バンドパスフィルタ２２６をＳＣ光発生用光ファイバ２２７の前段に挿入してもよい。
【００３１】
なお、ＳＣ光発生手段２２０ａとして、位相変調器２２２に代えて光強度変調器を使用することもできる。この場合、分散付与用光ファイバ２２４は不要となる。また、光位相変調器２２２と分散付与用光ファイバ２２４に代えて注入同期型モードロック半導体レーザを使用することも可能である。このような注入同期型モードロック半導体レーザを用いたＳＣ光発生手段は、例えば非特許文献１に記載されている。
【００３２】
以上のように、ＳＣ光発生手段の縦モードの周波数間隔を２・Δｆとし、互いの縦モード周波数がΔｆだけ異なるように設定し、各ＳＣ光発生手段からのスーパーコンティニウム光を偏波多重することにより、周波数間隔Δｆの縦モードを有するＳＮＲの良い高密度のスーパーコンティニウム光を得ることができる。
【００３３】
次に、本実施形態における実験の結果について説明する。なお、スーパーコンティニウム光源はこれまでに様々な方法が考案されており、そのいずれも本発明に適用可能であるが、今回の実験では非特許文献２に示されている方法を用いた。
【００３４】
図８に実験結果を示す。図８（ａ）は、従来の構成により、単一のスーパーコンティニウム光源を用いて、２．５ＧＨｚ間隔の多波長光を発生させた場合の光スペクトルを示している。図８（ｂ）は、本発明の構成により、５ＧＨｚ間隔の多波長光からなる２系統のスーパーコンティニウム光源を用いて、２．５ＧＨｚ間隔の多波長光を発生させた場合の光スペクトルを示し、図８（ｃ）は、発生させた多波長光のうち１６０５ｎｍの波長の光周波数安定性を示している。
【００３５】
図８（ｂ）および（ｃ）に示す多波長光は、本発明の構成により、２系統のスーパーコンティニウム光のそれぞれの中心の縦モードが２．５ＧＨｚずれるようにし、さらにそれぞれの偏光方向が直交するように合波して得られた。
【００３６】
図８（ａ）からわかるように、従来の単一のスーパーコンティニウム光源を用いた場合は、およそ１５１０ｎｍから１６０５ｎｍまでにわたって約４８００波長の波長多重光が得られている。図８（ａ）からはこれより外側の波長域までＳＣ光のスペクトルの広がりが観測されているが、良好な縦モードは観測できなかった。これは、この波長域のＳＣ光のＳＮＲが低いためと思われる。
【００３７】
これに対して、本発明による２系統のスーパーコンティニウム光源を用いた場合は図９（ｂ）に示すように１４６０ｎｍから１６４０ｎｍまで縦モードが発生していることを確認できた。使用した測定器の測定範囲が１６４０ｎｍまでであるためそれ以上の波長で縦モードがどの程度出ているかは確認できなかったが、５ＧＨｚ間隔のスーパーコンティニウム光源からは１６６０ｎｍ以上まで縦モードが出ているので、ほぼその程度まで縦モードがでていると推察され、１０，０００波近い多波長光が発生していると思われる。
【００３８】
以上のように１系統のスーパーコンティニウム光源をもちいた場合に比べて、２系統のスーパーコンティニウム光の偏波を直交させて合波した場合は、波長多重光の発生する帯域を倍程度に広げることができることがわかる。
【００３９】
さらに発生した多波長光から１波長を取り出し、光周波数安定性を測定した。測定には確度±３０ＭＨｚの波長計を使用した。図８（ｃ）から、測定に使用した波長計の確度である±３０ＭＨｚ以下の安定性を示していることがわかる。
【００４０】
以上のように、本発明によれば簡単な構成で、広い波長域にわたってＳＮＲの良好な多波長光を得ることができ、また、各縦モードの周波数安定性も良いことがわかる。
【００４１】
（第４の実施形態）
図９に、本発明の第４の実施形態に係る高密度多波長光源の基本構成を示す。この多波長光源は、周波数間隔Ｎ・Δｆの縦モードで構成される繰り返し光パルスを発生するＮ個（Ｎは２以上の自然数）の短パルス光発生手段３２０−１〜Ｎと、これらＮ個の短パルス光発生手段からの光パルスを多重する光多重手段３４０と、多重された光パルスのスペクトル幅を拡大する非線形光学媒質３５０とから構成されている。ここで、それぞれの短パルス光発生手段３２０は、図１０（ａ）に示すように、光パルスの縦モードが互いにΔｆずつ異なるように配置されている。これらΔｆずつ異なる光パルスを光多重手段３４０により合波することで、図１０（ｂ）に示すように、高密度の縦モードからなる短パルス光を得る。そして、図１０（ｃ）に示すように、これらΔｆずつ異なる光パルスが非線形光学媒質３５０に入射することにより、広帯域にわたる光周波数間隔Δｆの高密度多波長光を得ることができる。
【００４２】
次に、本発明の第４の実施形態による高密度多波長光源の具体例について説明する。図１１に、その構成を示す。この多波長光源３００ａは、等しい周波数間隔の縦モードで構成された光パルスを発生するＮ個（Ｎは２以上の自然数）の短パルス光発生手段３２０ａ−１〜Ｎと、これらＮ個の短パルス光発生手段から発生する光パルスを多重する光合波器３４０と、多重された光パルスのスペクトル幅を拡大する非線形光学媒質３５０とから構成されている。
【００４３】
短パルス光発生手段３２０ａ−１〜Ｎのそれぞれは、図１１に示すように、単一縦モードで発振する光源３２１と、光源からの光を位相変調する光位相変調器３２２と、光位相変調器に変調信号を印加するＲＦ発振器３２３と、位相変調された光信号に波長分散を与えて光パルス列に変換するための分散付与用光ファイバ３２４とから構成されている。短パルス光発生手段の出力光強度が、ＳＣ光を発生させるのに不十分な場合は、図示したように、光パルス列を増幅する光増幅器３２５と、増幅された光パルス列をフィルタリングする光バンドパスフィルタ３２６を分散付与用光ファイバ３２４の出力に追加してもよい。また、波長分散付与用光ファイバ３２４に代えて、ファイバグレイティングや平面型光波回路を用いることもできる。さらに、短パルス光発生手段３２０ａとして、位相変調器３２２に代えて光強度変調器を使用することもできる。この場合、分散付与用光ファイバ３２４は不要となる。また、光位相変調器３２２と分散付与用光ファイバ３２４に代えて注入同期型モードロック半導体レーザを使用することも可能である。
【００４４】
ＳＣ光発生用光ファイバ３５０は、長手方向に波長分散が異常分散から正常分散に減少しており、入射する光パルスのピークパワーと、出力される拡大したスペクトル幅の関係が所望の非線形特性を有している。具体的には、ＳＣ光発生用光ファイバ３５０において光スペクトル拡大が起きる光パワーしきい値を、入射する光パルス列のピークパワーよりも低く、かつ光パルス列のすそのペデスタルのパワーよりも高くすることで、広帯域においてばらつきが少ない高ＳＮＲのスーパーコンティニウム光を発生させることができる（特許文献２参照）。
【００４５】
本実施形態では、複数の短パルス光発生手段からの光パルスを光多重手段で合波し、正確に縦モード間隔Δｆの光パルスを得る必要がある。そのためには、合波する光パルスが正確にΔｆずつずれた縦モードを有していなければならない。すなわち、複数の光パルス信号発生手段によって生成される光パルスの縦モードの光周波数を同期させる必要がある。そこで、各短パルス光発生手段の光源３２１の光周波数を同期化するために光周波数同期化手段３１１を用いている。例えば、２つの光源の光をフォトダイオードで受光すると、２つの光源の光周波数の差に相当する周波数のビートが得られる。これがΔｆになるように光源の発振周波数を制御することにより２つの光源からの光の周波数差を正確にΔｆだけずれるように設定することができる。３つ以上の場合も上記の原理を用いてそれぞれの光周波数がΔｆだけずれた複数の光源を得ることができる。
【００４６】
（第５の実施形態）
次に、図４の第２の実施形態と同様の原理により、縦モードの光周波数が同期した２つの光源を得るための構成例について説明する。図１２に、縦モードの光周波数が同期した２つの短パルス光源を得るための具体的な構成例を示す。この多波長光源３００ｂは、単一縦モードからなる連続光を出力する光源３１０と、この連続光を周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆで変調し（ここで、Ｍは自然数）、入射した縦モードを中心としてその両側に変調周波数に等しい光周波数間隔の１つ以上のサイドモードを発生させる光変調手段３１２と、光周波数が（２・Ｍ＋１）・Δｆだけ異なる中心モードとサイドモードからなる光変調手段からの出力光を分波する光分波手段３１４と、分波された光を種光として光周波数２・Δｆ間隔の縦モードを有する光パルスを発生させる短パルス光発生手段３２０ｂ−１および３２０ｂ−２と、これら短パルス光発生手段からの光パルスを多重する光多重手段３４０と、多重された光パルスのスペクトル幅を拡大する非線形光学媒質３５０とから構成されている。
【００４７】
このように構成することで、変調手段３１２による種光の縦モードの間隔（２・Ｍ＋１）・Δｆを、電気のマイクロ波発振器３１３の周波数確度であるＫＨｚオーダーとすることができる。また、光源３１０として、±１ＭＨｚ以下の出力周波数確度および安定度を持つ光周波数安定化光源が市販されているので、本構成により絶対光周波数確度±１ＭＨｚ程度以下の２つの種光を得ることができる。これらを、光分波手段３１４を介して短パルス光発生手段３２０ｂ−１、２に入力し、その出力の光パルスを多重することにより、±１ＭＨｚ程度以下の周波数確度を持つΔｆ間隔の光パルスを得ることができる。
【００４８】
なお、本構成により、光変調手段３１２からの出力光の光周波数間隔が（２・Ｍ＋１）・Δｆとなるので、光分波手段３１４に要求される分波特性を緩和することができる。特に、Ｍを大きくとると、光分波手段３１４としてより安価な光フィルタを用いることができる。
【００４９】
本実施形態によれば、ＳＣ光を発生させる種光となる短パルス光としてＮ個の短パルス光発生手段を用いるため、１個の短パルス光発生手段を用いてＳＣ光を発生させる場合に比べてＳＮＲの良好な短パルス光を容易に発生させることができ、これによりＳＮＲの良好な広帯域のスーパーコンティニウム光を発生させることができる。
【００５０】
（第６の実施形態）
図１３に、本発明の第６の実施形態に係る高密度多波長光源の基本構成を示す。この多波長光源４００は、周波数間隔２・Δｆの縦モードから構成される繰り返し光パルスを発生する短パルス光発生手段４２０−１および４２０−２と、これらの短パルス光発生手段からの光パルスを光偏波多重する光偏波多重手段４４０と、多重された光パルスのスペクトル幅を拡大する非線形光学媒質４５０とから構成されている。ここで、それぞれの短パルス光発生手段４２０は、図１４（ａ）に示すように、光パルスの縦モードが互いにΔｆずつ異なるように配置されている。これらΔｆずつ異なる光パルスを光多重手段４４０により合波することで、図１４（ｂ）に示すように、高密度の縦モードからなる短パルス光を得る。そして、図１４（ｃ）に示すように、これらΔｆずつ異なる光パルスが非線形光学媒質４５０に入射することにより、広帯域にわたる光周波数間隔Δｆの高密度多波長光を得ることができる。
【００５１】
第４の実施形態では、合波する複数の繰り返し光パルスの偏波は同一のものもあり、直交するものもあるが、同一方向の偏波で合波された繰り返し光パルスは（縦モードが近い場合は特に）互いに干渉を起こし、非線形光学効果等により雑音として重畳され、光信号の品質を劣化させる可能性がある。これに対して、本実施形態では、光パルスが互いに直交する偏波で多重されるため、干渉を起こさず信号の品質劣化も最小限に抑えることができる。また、ここでは２つの短パルス光を多重する場合で説明したが、第四の実施例のようにＮ個の短パルス光を多重する場合にも、縦モード周波数がΔｆずつずれたＮ個の短パルス光を交互に直交する偏波で多重することにより、雑音特性が改善する。
【００５２】
次に、本発明の第６の実施形態による高密度多波長光源の具体例について説明する。図１５に、その構成を示す。この多波長光源４００ａは、２つの短パルス光発生手段４２０ａ−１および４２０ａ−２と、これら短パルス光発生手段からの光パルスを互いに直交する偏波で多重する光偏波合波器４４０と、多重された光パルスのスペクトル幅を拡大する非線形光学媒質４５０とから構成されている。また、多波長光源４００ａは、２つの短パルス光発生手段に光周波数が（２・Ｍ＋１）・Δｆだけ異なり、同期した種光を提供するために、出力光周波数の安定した光周波数安定化光源４１０と、この光源からの連続光を位相変調する位相変調手段４１２と、光位相変調手段に周波数（２・Ｍ＋１）・Δｆ（ここで、Ｍは自然数）の変調信号を印加するＲＦ発振器４１３と、光位相変調手段からの中心モードとサイドモードからなる出力光を分波して光周波数が（２・Ｍ＋１）・Δｆだけ異なる種光をＳＣ光発生手段に提供するＡＷＧ光フィルタ４１４とを備えている。なお、光周波数安定化光源４１０からの出力光の強度が十分でなければ、図に示したように光増幅器を追加してもよい。
【００５３】
短パルス光発生手段４２０ａ−１および４２０ａ−２のそれぞれは、図１５に示すように、ＡＷＧ光フィルタ４１４からの種光を位相変調する光位相変調器４２２と、光位相変調器に変調周波数２・Δｆの変調信号を印加するＲＦ発振器４２３と、位相変調された光信号に波長分散を与えて光パルス列に変換するための分散付与用光ファイバ４２４とから構成されている。短パルス光発生手段の出力光強度が、ＳＣ光を発生させるのに不十分な場合は、図示したように、光パルス列を増幅する光増幅器４２５と、増幅された光パルス列をフィルタリングする光バンドパスフィルタ４２６を分散付与用光ファイバ４２４の出力に追加してもよい。また、波長分散付与用光ファイバ４２４に代えて、ファイバグレイティングや平面型光波回路を用いることもできる。さらに、短パルス光発生手段４２０ａとして、位相変調器４２２に代えて光強度変調器を使用することもできる。この場合、分散付与用光ファイバ４２４は不要となる。また、光位相変調器４２２と分散付与用光ファイバ４２４に代えて注入同期型モードロック半導体レーザを使用することも可能である。
【００５４】
以上のように、短パルス光発生手段の縦モードの周波数間隔を２・Δｆとし、互いの縦モード周波数がΔｆだけ異なるように設定し、各短パルス光発生手段からの光パルスを偏波多重し、ＳＣ発生用光ファイバに入射することにより、周波数間隔Δｆの縦モードを有するＳＮＲの良い高密度のスーパーコンティニウム光を得ることができる。
【００５５】
以上、本発明について、いくつかの実施形態について具体的に説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高密度多波長光源の基本構成を示す図である。
【図２】図１の各部の光スペクトルを示す図であり、図２（ａ）はスーパーコンティニウム光発生手段の出力光スペクトルを示し、図２（ｂ）は光多重手段の出力光スペクトルを示している。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る高密度多波長光源の具体例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る高密度多波長光源の具体例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る高密度多波長光源の基本構成を示す図である。
【図６】図５の各部の光スペクトルを示す図であり、図６（ａ）はスーパーコンティニウム光発生手段の出力光スペクトルを示し、図６（ｂ）は光偏波多重手段の出力光スペクトルを示している。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る高密度多波長光源の具体例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る高密度多波長光源の実験結果を示す図であり、図８（ａ）は従来のスーパーコンティニウム光発生手段による光スペクトルの結果を示し、図８（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る高密度多波長光源による光スペクトルの結果を示し、図８（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る高密度多波長光源の光周波数安定性の結果を示している。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る高密度多波長光源の基本構成を示す図である。
【図１０】図９の各部の光スペクトルを示す図であり、図１０（ａ）は短パルス光源の出力光スペクトルを示し、図１０（ｂ）は光多重手段の出力光スペクトルを示している。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る高密度多波長光源の具体例を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る高密度多波長光源の別の具体例を示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る高密度多波長光源の基本構成を示す図である。
【図１４】図１３の各部の光スペクトルを示す図であり、図１４（ａ）は短パルス光源の出力光スペクトルを示し、図１４（ｂ）は光偏波多重手段の出力光スペクトルを示し、図１４（ｃ）は非線形光学媒質の出力光スペクトルを示している。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る高密度多波長光源の具体例を示す図である。
【図１６】従来の多波長光源の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００，２００，３００，４００  多波長光源
１２４，２２４，３２４  分散付与用光ファイバ
１２５，２２５，３２５  光増幅器
１２７，２２７  ＳＣ光発生用光ファイバ
３５０，４５０  非線形光学媒質
【図１】
0004402071.tif 000002
【図２】
0004402071.tif 000003
【図３】
0004402071.tif 000004
【図４】
0004402071.tif 000005
【図５】
0004402071.tif 000006
【図６】
0004402071.tif 000007
【図７】
0004402071.tif 000008
【図８】
0004402071.tif 000009
【図９】
0004402071.tif 000010
【図１０】
0004402071.tif 000011
【図１１】
0004402071.tif 000012
【図１２】
0004402071.tif 000013
【図１３】
0004402071.tif 000014
【図１４】
0004402071.tif 000015
【図１５】
0004402071.tif 000016
【図１６】
0004402071.tif 000017