(57)【要約】  参照光信号及びビート光信号の位相を比較し位相誤差信号を生成する光位相検出手段と、前記位相誤差信号を整形する整形手段と、前記整形された位相誤差信号に基づいてビート光信号を発生して出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出手段に帰還する電圧制御光信号発生手段と、を備え、前記電圧制御光信号発生手段は、前記整形された位相誤差信号に対応する電気信号を発生して出力する電圧制御電気信号発生手段と、前記電圧制御電気信号発生手段により発生された電気信号に対応する周波数間隔の光スペクトル線を有する光コム信号を発生する光コム発生手段と、前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択する２モード選択手段と、前記選択された２つの波長の光信号を合波しビート光信号として出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出手段に帰還する２モード合波手段と、を備えることを特徴とする同期光信号発生装置。
2008007615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照光信号及びビート光信号の位相を比較し位相誤差信号を生成する光位相検出手段と、
前記位相誤差信号を整形する整形手段と、
前記整形された位相誤差信号に基づいてビート光信号を発生して出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出手段に帰還する電圧制御光信号発生手段と、を備え、
前記電圧制御光信号発生手段は、
前記整形された位相誤差信号に対応する電気信号を発生して出力する電圧制御電気信号発生手段と、
前記電圧制御電気信号発生手段により発生された電気信号に対応する周波数間隔の光スペクトル線を有する光コム信号を発生する光コム発生手段と、
前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択する２モード選択手段と、
前記選択された２つの波長の光信号を合波しビート光信号として出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出手段に帰還する２モード合波手段と、を備えることを特徴とする同期光信号発生装置。
【請求項２】
前記光位相検出手段は、
前記参照光信号及び前記ビート光信号を合波する第１の合波手段と、
前記合波された光信号に基づいて、前記参照光信号及び前記ビート光信号の位相誤差信号を出力する位相比較手段と、を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項３】
前記電圧制御光信号発生手段は、
前記電圧制御電気信号発生手段により発生された電気信号の周波数を増加する周波数増加手段を備え、
前記光コム発生手段は、前記周波数増加手段により周波数が増加された電気信号に対応する周波数間隔の光スペクトル線を有する光コム信号を発生することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項４】
前記光コム発生手段は、
単一波長のレーザ光を出力する第１のレーザ光源と、
前記電圧制御電気信号発生手段により発生された電気信号に基づいて、前記出力されたレーザ光を変調して光コム信号を発生する光変調手段と、を備えることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項５】
前記光変調手段は、複数であり、当該複数の光変調手段が多段に接続され、
前記電気信号の位相をシフトして前記光変調手段に入力する少なくとも一つの位相シフト手段を備えることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項６】
前記光変調手段は、前記レーザ光の位相を変調して光コム信号を発生する光位相変調手段、又は前記レーザ光の強度を変調して光コム信号を発生する光強度変調手段であることを特徴とする請求の範囲第４項又は第５項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項７】
前記光コム発生手段は、
前記光コム信号の光スペクトル帯域を広げる非線形媒質を備えることを特徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項８】
前記２モード選択手段は、受動素子により構成されることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項９】
前記２モード選択手段は、
前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択して出力するアレイ光導波路格子と、
前記アレイ光導波路格子から出力される一方の光信号の偏波を、他方の光信号の偏波に一致させて調整する偏波調整手段と、を備え、
前記２モード合波手段は、前記偏波調整手段から出力された前記一方の光信号と、前記アレイ光導波路格子から出力された前記他方の光信号とを合波することを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項１０】
前記２モード選択手段及び前記２モード合波手段は、
前記光コム信号が入力されるサーキュレータと、
前記サーキュレータを介して入力される前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択して出力するアレイ光導波路格子と、
前記アレイ光導波路格子から出力される２つの光信号を反射するファラデーローテーターミラーと、を備え、
前記アレイ光導波路格子は、前記ファラデーローテーターミラーにより反射された２つの光信号を合波し、合波した光信号をビート光信号として出力し、
前記サーキュレータは、前記アレイ光導波路格子から入力されるビート光信号を出力することを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項１１】
前記２モード選択手段及び前記２モード合波手段は、
前記光コム信号が偏波保持されて入力される偏波合成手段と、
前記偏波合成手段を介して入力される前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択して出力するアレイ光導波路格子と、
前記アレイ光導波路格子から出力される２つの光信号を反射するファラデーローテーターミラーと、を備え、
前記アレイ光導波路格子は、前記ファラデーローテーターミラーにより反射された２つの光信号を合波し、合波した光信号をビート光信号として出力し、
前記偏波合成手段は、前記アレイ光導波路格子から入力されるビート光信号を偏波保持して出力することを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項１２】
前記アレイ光導波路格子は、前記光コム信号の周波数間隔に一致する周波数間隔で当該光コム信号を分離することを特徴とする請求の範囲第９項から第１１項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項１３】
前記２モード選択手段は、
前記光コム信号を２つに分波する分波手段と、
前記分波された各光コム信号からお互いに異なる波長の光スペクトル線の光信号をフィルタリングする第１及び第２のフィルタ手段と、を備え、
前記２モード合波手段は、前記第１及び第２のフィルタ手段から出力された２つの波長の光信号を合波することを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項１４】
前記２モード選択手段は、
前記光コム信号を２つに分波する分波手段と、
前記分波された各光コム信号に応じてお互いに異なる波長の光信号を発生する第２及び第３のレーザ光源と、を備え、
前記２モード合波手段は、前記第２及び第３のレーザ光源から出力された２つの波長の光信号を合波することを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項１５】
前記２モード選択手段は、
前記光コム信号を２つに分波する分波手段と、
前記分波された各光コム信号と第１の出力光信号とを受光し、その位相誤差に応じて第１の波長の光信号を発生して出力するとともに、前記第１の出力光信号として帰還する第１のフェーズロックループ手段と、
前記分波された各光コム信号と第２の出力光信号とを受光し、その位相誤差に応じて前記第１の波長と異なる第２の波長の光信号を発生して出力するとともに、前記第２の出力光信号として帰還する第２のフェーズロックループ手段と、を備え、
前記２モード合波手段は、前記第１及び第２のフェーズロックループ手段から出力された２つの波長の光信号を合波することを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置。
【請求項１６】
参照光信号及びビート光信号の位相を比較し位相誤差信号を生成する位相検出工程と、
前記位相誤差信号を整形する整形工程と、
前記整形された位相誤差信号に基づいてビート光信号を発生して出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出工程に帰還する電圧制御光信号発生工程と、を含み、
前記電圧制御光信号発生工程は、
前記整形された位相誤差信号に対応する電気信号を発生して出力する電圧制御電気信号発生工程と、
前記電圧制御電気信号発生工程において発生された電気信号に対応する周波数間隔の光スペクトル線を有する光コム信号を発生する光コム発生工程と、
前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択する２モード選択工程と、
前記選択された２つの波長の光信号を合波しビート光信号として出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出工程に帰還する２モード合波工程と、を含むことを特徴とする同期光信号発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号光に同期した光信号を出力する同期光信号発生装置及び同期光信号発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、参照光信号に同期するビート光信号を発生する装置として、光フェーズロックループ（Optical Phase-Locked Loop）装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。ここで、図２１を参照して、光フェーズロックループ装置の一例を説明する。図２１に、光フェーズロックループ装置４００の構成を示す。【０００３】
図２１に示すように、光フェーズロックループ装置４００は、合波器４１０及び光位相比較器４２０からなる光位相検出器と、ループフィルタ４３０と、ＯＶＣＯ（Optical Voltage Controlled Oscillator：電圧制御光信号発生源）４４０と、の三つの要素を備えて構成される。光フェーズロックループ装置４００において、光信号を入力信号とし、入力信号に同期したビート光信号をＯＶＣＯ４４０から出力する。なお、光学素子と光学素子との間は、光路としての光ファイバ等で接続されており、以下の説明で同様とする。【０００４】
ＯＰＬＬ４４０は、ＬＤ（Laser Diode）４４１，４４２と、光カプラ４４３とを備える。ＯＶＣＯ４４０において、出力光波長が異なる２つのＬＤ４４１，４４２の出力光を光カプラ４４３で合波する。ここで、ＬＤ４４１，４４２の光出力の偏波は同一にする。その結果、二つの光出力は、光カプラ４４３内で干渉し、光カプラ４４３が波長の差に応じた周波数で振動するビート光信号を出力する。波長差に対する制限は光カプラ４４３の帯域で決まる。ＬＤ４４１，４４２は、駆動電流や制御温度によって出力波長を変化させることができる。よって、ＯＶＣＯ４４０は、入力光信号に応じてＬＤ４４１，４４２の出力波長を制御し、出力するビート光信号の周波数を変化させることができる。【０００５】
光位相比較器４２０は、二光子吸収、第二高調波発生、四光波混合又はカー効果等の非線形効果を用いて二つの入力信号光強度の位相差に応じた電気信号（位相誤差信号）を出力する。ループフィルタ４３０は、位相誤差信号を平均化して整形し、ＯＶＣＯ４４０の制御信号を出力する。
【特許文献１】国際公開第０３／１０４８８６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の光フェーズロックループ装置４００は、ビート光源を２つのＬＤ４４１，４４２により構成しており、その線幅が大きいため、小さなタイミングジッタを実現するためには、ループ帯域を１０［ＭＨｚ］以上の広帯域が必要になるという特徴があった。図２２に、ＯＶＣＯにおける、キャリア周波数に対する位相雑音の関係を示す。【０００７】
図２２の点線に示すように、フリーランニング時のＯＶＣＯの出力光信号のスペクトル特性は、所定周波数を中心として、左右に位相雑音が広がる特性となる。また、図２２の実線で示すように、このＯＶＣＯをフェーズロックループさせて同期ビート信号を出力すると、所定周波数を中心として、所定範囲の位相雑音が抑制される。この抑制部分の周波数帯域がほぼループ帯域に一致する。このように、ループ帯域が広帯域であるほど、周波数純度の高い（位相雑音の小さい信号）を発生できる。また、タイミングジッタは、図２２のグラフの積分量に対応するため、ループ帯域が広帯域であるほど、出力同期信号のタイミングジッタを低減できる。【０００８】
しかし、ループ帯域を広帯域にすれば、光位相検出器へ入力する光信号のパワーをより高める必要があった。加えて、ループ帯域を広帯域にすれば、ループ長を短くしなければならなかった。【０００９】
ここでループ長とは、光ファイバの場合光ファイバ長に屈折率の値をかけた値、電気信号が伝播する部分では線路長に実効誘電率をかけた値として、ループを構成するこれらの長さの総和で表される。【００１０】
図２３に、位相遅延の原因がループ長のみである場合における、位相余裕が６０度となる場合のループ長のループ帯域依存性を示す。図２３に示すように、位相遅延の原因がループ長のみである場合を考えると、ループ帯域に応じて許容されるループ長の最大値が決定される。通常、位相余裕が６０度以上で用いられる。【００１１】
光フェーズロックループ装置４００のループ帯域が１０［ＭＨｚ］以上と広帯域であるため、７度以下の小さな位相雑音を実現するためのループ長の最大値は、約３０［ｃｍ］以下にしなければならない。このため、光フェーズロックループ装置４００のループ構成を空間光学系で実現しなければならなかった。空間光学系で光フェーズロックループ装置４００を製造（パッケージング）するのは困難であった。【００１２】
本発明の課題は、同期ビート光信号の位相雑音を低減するとともにループ帯域及びループ長を適切にする同期光信号発生装置及び同期光信号発生方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求の範囲第１項に記載の発明の同期光信号発生装置は、
参照光信号及びビート光信号の位相を比較し位相誤差信号を生成する光位相検出手段と、
前記位相誤差信号を整形する整形手段と、
前記整形された位相誤差信号に基づいてビート光信号を発生して出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出手段に帰還する電圧制御光信号発生手段と、を備え、
前記電圧制御光信号発生手段は、
前記整形された位相誤差信号に対応する電気信号を発生して出力する電圧制御電気信号発生手段と、
前記電圧制御電気信号発生手段により発生された電気信号に対応する周波数間隔の光スペクトル線を有する光コム信号を発生する光コム発生手段と、
前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択する２モード選択手段と、
前記選択された２つの波長の光信号を合波しビート光信号として出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出手段に帰還する２モード合波手段と、を備えることを特徴とする。【００１４】
請求の範囲第２項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の同期光信号発生装置において、
前記光位相検出手段は、
前記参照光信号及び前記ビート光信号を合波する第１の合波手段と、
前記合波された光信号に基づいて、前記参照光信号及び前記ビート光信号の位相誤差信号を出力する位相比較手段と、を備えることを特徴とする。【００１５】
請求の範囲第３項に記載の発明は、請求の範囲第１項又は第２項に記載の同期光信号発生装置において、
前記電圧制御光信号発生手段は、
前記電圧制御電気信号発生手段により発生された電気信号の周波数を増加する周波数増加手段を備え、
前記光コム発生手段は、前記周波数増加手段により周波数が増加された電気信号に対応する周波数間隔の光スペクトル線を有する光コム信号を発生することを特徴とする。【００１６】
請求の範囲第４項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記光コム発生手段は、
単一波長のレーザ光を出力する第１のレーザ光源と、
前記電圧制御電気信号発生手段により発生された電気信号に基づいて、前記出力されたレーザ光を変調して光コム信号を発生する光変調手段と、を備えることを特徴とする。【００１７】
請求の範囲第５項に記載の発明は、請求の範囲第４項に記載の同期光信号発生装置において、
前記光変調手段は、複数であり、当該複数の光変調手段が多段に接続され、
前記電気信号の位相をシフトして前記光変調手段に入力する少なくとも一つの位相シフト手段を備えることを特徴とする。【００１８】
請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第４項又は第５項に記載の同期光信号発生装置において、
前記光変調手段は、前記レーザ光の位相を変調して光コム信号を発生する光位相変調手段、又は前記レーザ光の強度を変調して光コム信号を発生する光強度変調手段であることを特徴とする。【００１９】
請求の範囲第７項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記光コム発生手段は、
前記光コム信号の光スペクトル帯域を広げる非線形媒質を備えることを特徴とする。【００２０】
請求の範囲第８項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記２モード選択手段は、受動素子により構成されることを特徴とする。【００２１】
請求の範囲第９項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記２モード選択手段は、
前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択して出力するアレイ光導波路格子と、
前記アレイ光導波路格子から出力される一方の光信号の偏波を、他方の光信号の偏波に一致させて調整する偏波調整手段と、を備え、
前記２モード合波手段は、前記偏波調整手段から出力された前記一方の光信号と、前記アレイ光導波路格子から出力された前記他方の光信号とを合波することを特徴とする。【００２２】
請求の範囲第１０項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記２モード選択手段及び前記２モード合波手段は、
前記光コム信号が入力されるサーキュレータと、
前記サーキュレータを介して入力される前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択して出力するアレイ光導波路格子と、
前記アレイ光導波路格子から出力される２つの光信号を反射するファラデーローテーターミラーと、を備え、
前記アレイ光導波路格子は、前記ファラデーローテーターミラーにより反射された２つの光信号を合波し、合波した光信号をビート光信号として出力し、
前記サーキュレータは、前記アレイ光導波路格子から入力されるビート光信号を出力することを特徴とする。【００２３】
請求の範囲第１１項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記２モード選択手段及び前記２モード合波手段は、
前記光コム信号が偏波保持されて入力される偏波合成手段と、
前記偏波合成手段を介して入力される前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択して出力するアレイ光導波路格子と、
前記アレイ光導波路格子から出力される２つの光信号を反射するファラデーローテーターミラーと、を備え、
前記アレイ光導波路格子は、前記ファラデーローテーターミラーにより反射された２つの光信号を合波し、合波した光信号をビート光信号として出力し、
前記偏波合成手段は、前記アレイ光導波路格子から入力されるビート光信号を偏波保持して出力することを特徴とする。【００２４】
請求の範囲第１２項に記載の発明は、請求の範囲第９項から第１１項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記アレイ光導波路格子は、前記光コム信号の周波数間隔に一致する周波数間隔で当該光コム信号を分離することを特徴とする。【００２５】
請求の範囲第１３項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記２モード選択手段は、
前記光コム信号を２つに分波する分波手段と、
前記分波された各光コム信号からお互いに異なる波長の光スペクトル線の光信号をフィルタリングする第１及び第２のフィルタ手段と、を備え、
前記２モード合波手段は、前記第１及び第２のフィルタ手段から出力された２つの波長の光信号を合波することを特徴とする。【００２６】
請求の範囲第１４項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記２モード選択手段は、
前記光コム信号を２つに分波する分波手段と、
前記分波された各光コム信号に応じてお互いに異なる波長の光信号を発生する第２及び第３のレーザ光源と、を備え、
前記２モード合波手段は、前記第２及び第３のレーザ光源から出力された２つの波長の光信号を合波することを特徴とする。【００２７】
請求の範囲第１５項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の同期光信号発生装置において、
前記２モード選択手段は、
前記光コム信号を２つに分波する分波手段と、
前記分波された各光コム信号と第１の出力光信号とを受光し、その位相誤差に応じて第１の波長の光信号を発生して出力するとともに、前記第１の出力光信号として帰還する第１のフェーズロックループ手段と、
前記分波された各光コム信号と第２の出力光信号とを受光し、その位相誤差に応じて前記第１の波長と異なる第２の波長の光信号を発生して出力するとともに、前記第２の出力光信号として帰還する第２のフェーズロックループ手段と、を備え、
前記２モード合波手段は、前記第１及び第２のフェーズロックループ手段から出力された２つの波長の光信号を合波することを特徴とする。【００２８】
請求の範囲第１６項に記載の発明の同期光信号発生方法は、
参照光信号及びビート光信号の位相を比較し位相誤差信号を生成する位相検出工程と、
前記位相誤差信号を整形する整形工程と、
前記整形された位相誤差信号に基づいてビート光信号を発生して出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出工程に帰還する電圧制御光信号発生工程と、を含み、
前記電圧制御光信号発生工程は、
前記整形された位相誤差信号に対応する電気信号を発生して出力する電圧制御電気信号発生工程と、
前記電圧制御電気信号発生工程において発生された電気信号に対応する周波数間隔の光スペクトル線を有する光コム信号を発生する光コム発生工程と、
前記光コム信号から２つの波長の光スペクトル線の光信号を選択する２モード選択工程と、
前記選択された２つの波長の光信号を合波しビート光信号として出力するとともに、当該ビート光信号を前記位相検出工程に帰還する２モード合波工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
請求の範囲第１項、第２項、第１６項に記載の発明によれば、線幅の狭い電気信号に基づき生成した光コム信号から２つの光スペクトル線を選択及び合波して、参照光信号に同期した線幅の狭い光ビート信号を発生するので、ループ帯域を小さくできるとともに、位相雑音及びタイミングジッタを低減できる。また、ループ帯域が小さいので、ファイバ光学系を用いて同期光信号発生装置を製造できる程度の適切なループ長を許容できるとともに、消費電力を低減できる。【００３０】
請求の範囲第３項に記載の発明によれば、光コム信号から２つの波長の光を抜き出すために用いられる２モード選択手段（光フィルタやアレイ光導波路回折格子等）の帯域をより広帯域にでき、低コストとなる。【００３１】
請求の範囲第４項に記載の発明によれば、レーザ光の変調により光コム信号を発生できる。【００３２】
請求の範囲第５項に記載の発明によれば、光コム信号の光スペクトル帯域を広げることができる。【００３３】
請求の範囲第６項に記載の発明によれば、光位相変調器又は光強度変調器を用いて光変調器を容易に構成できる。【００３４】
請求の範囲第７項に記載の発明によれば、光コム信号のスペクトル帯域を広げることができるとともに、非線形媒質の長さを低減できる。【００３５】
請求の範囲第８項に記載の発明によれば、２モード選択手段が受動素子により構成されるので、消費電力を低減できる。【００３６】
請求の範囲第９項に記載の発明によれば、アレイ光導波路格子により光コム信号から２つの波長の光信号を容易に選択でき、偏波調整手段により２つの波長の光信号の偏波を容易に一致でき、２つの波長の光信号を容易に干渉させることができる。【００３７】
請求の範囲第１０項に記載の発明によれば、アレイ光導波路格子及びファラデーローテーターミラーにより、光コム信号から２つの波長の光信号を容易に選択できるとともに、２つの波長の光信号の偏波を容易に一致でき、偏波調整手段が無くとも２つの波長の光信号を容易に干渉させることができる。【００３８】
請求の範囲第１１項に記載の発明によれば、アレイ光導波路格子及びファラデーローテーターミラーにより、光コム信号から２つの波長の光信号を容易に選択できるとともに、２つの波長の光信号の偏波を容易に一致でき、偏波調整手段が無くとも２つの波長の光信号を容易に干渉させることができる。また、２モード選択合波における偏波保持の入出力が容易に実現できる。【００３９】
請求の範囲第１２項に記載の発明によれば、光コム信号から２つの波長の光信号をさらに容易に選択できる。【００４０】
請求の範囲第１３項に記載の発明によれば、光コム信号をフィルタリングして２つの波長の光信号を容易に選択して取得でき、２つの波長の光信号を容易に合波させることができる。【００４１】
請求の範囲第１４項に記載の発明によれば、第２及び第３のレーザ光源により、光コム信号を励起光としてお互いに異なる波長の光信号を発生でき、２つの波長の光信号を容易に合波させることができる。同時に、光コム信号の周波数間隔に対する要求が緩和し、周波数間隔を小さくすることが出来る。【００４２】
請求の範囲第１５項に記載の発明によれば、第１及び第２のフェーズロックループ手段により、光コム信号に応じてお互いに異なる第１、第２の波長の光信号を発生でき、２つの波長の光信号を容易に合波させることができる。同時に、光コム信号の周波数間隔に対する要求が緩和し、周波数間隔を小さくすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る実施の形態の同期光信号発生装置の構成を示す図である。
【図２】同期光信号発生装置の入出力構成を示す図である。
【図３】光コム発生器の内部構成を示す図である。
【図４】２モード選択器及び２モード合波器の内部構成を示す図である。
【図５】光コム発生器の内部構成を示す図である。
【図６】光コム発生器の内部構成を示す図である。
【図７】２モード選択器及び２モード合波器の構成を示す図である。
【図８】２モード選択器及び２モード合波器の構成を示す図である。
【図９】２モード選択器及び２モード合波器の構成を示す図である。
【図１０】２モード選択合波器の構成を示す図である。
【図１１】２モード選択合波器の構成を示す図である。
【図１２】本発明に係る実施例１の同期光信号発生装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明に係る実施例２の同期光信号発生装置の構成を示す図である。
【図１４】同期光信号発生装置のＬＮ位相変調器が出力する光スペクトルの特性を示す図である。
【図１５】同期光信号発生装置のサーキュレータが出力する光スペクトルの特性を示す図である。
【図１６】同期光信号発生装置のビート光信号と参照光信号との相互相関波形の測定装置を示す図である。
【図１７】１６０［ＧＨｚ］のビート光信号と参照光信号との相互相関波形を示す図である。
【図１８】同期光信号発生装置のビート光信号の位相雑音スペクトル特性及び背景雑音のスペクトル特性と、線幅が１［ｋＨｚ］及び１０［ｋＨｚ］の位相雑音スペクトルの理論特性とを示す図である。
【図１９】同期光信号発生装置のビート光信号の位相雑音波形特性及び背景雑音の波形特性を示す図である。
【図２０】同期光信号発生装置のフリーラン状態における出力光信号の位相雑音波形特性を示す図である。
【図２１】光フェーズロックループ装置の構成を示す図である。
【図２２】ＯＶＣＯにおける、キャリア周波数に対する位相雑音の関係を示す図である。
【図２３】位相遅延の原因がループ長のみである場合における、位相余裕が６０度となる場合のループ長のループ帯域依存性を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態及びその変形例を順に説明する。【００４５】
先ず、図１〜図２を参照して、本実施の形態の同期光信号発生装置１を説明する。図１に、本実施の形態の同期光信号発生装置１の構成を示す。【００４６】
図１に示すように、同期光信号発生装置１は、基本となる３要素として、光位相検出手段としての光位相検出器１０と、整形手段としてのループフィルタ２０と、電圧制御光信号発生手段としてのＯＶＣＯ（電圧制御（ビート周波数可変）光信号発生源）３０と、を備えて構成される。【００４７】
光位相検出器１０は、入力される２つの光信号（参照光信号及びビート光信号）の位相を比較し、その比較結果としての位相誤差信号を出力する。図１では、参照光信号及びビート光信号を光位相検出器１０に別々に入力しているが、例えば、その２つの光信号を図示しない合波器で合波してから入力する。【００４８】
光位相検出器１０は、２光子吸収を利用した位相検出器とする。２光子吸収を利用した位相検出器としては、参照光信号及びビート光信号の波長が１１００［ｎｍ］と２２００［ｎｍ］との間の波長である時、Ｓi−ＰＤ（Photo Diode）や、Ｓi−ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）を備えるものとできる。Ｓi−ＰＤ、Ｓi−ＡＰＤ中で起きる非線形光学効果である二光子吸収に応じた電流を位相誤差信号として出力する。Ｓi−ＡＰＤ等とすれ
ば、他の方式による位相検出器に比べて、偏波依存性を少なくでき、さらに構成が簡便であり、好ましい。【００４９】
また、二光子吸収をより効率良く起すために、入力光信号をレンズで絞り、Ｓi−ＡＰＤ等の受光面上で最もスポットサイズが小さくなるようにする。このレンズは、できるだけ大きなＮＡ（Numerical Aperture）のものが好ましい。また、入力光信号の反射低減のため、Ｓi−ＡＰＤ等の表面にＡＲコート（Anti Reflection Coating）を施す構成としてもよい。さらに、Ｓi−ＡＰＤ等を入力光信号の波長からずれた部分に感度が高いものとし、ＡＲコートを入力光信号の波長に対応したものとすることが好ましい。【００５０】
光位相検出器１０には、図示しない外部機器により発生される参照光信号と、ＯＶＣＯ３０から出力されるビート光信号と、が入力され、その位相誤差信号が生成されて出力される。ループフィルタ２０は、光位相検出器１０の位相誤差信号を平均化（整形）して出力する。ＯＶＣＯ３０は、ループフィルタ２０から出力された位相誤差信号に基づいて、ビート光信号を発生して出力する。【００５１】
ＯＶＣＯ３０は、ループフィルタ２０から入力された位相誤差信号に応じた周波数の光ビート信号を出力する。電圧制御電気信号発生手段としてのＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御電気信号発生源）３１と、ＲＦアンプ３２と、光コム発生手段としての光コム発生器３３、２モード選択手段としての２モード選択器３４と、２モード合波手段としての２モード合波器３６と、を備えて構成される。【００５２】
ＶＣＯ３１は、ループフィルタ２０から入力される平均化された位相誤差信号に基づいて、周波数を可変に電気信号を出力する。ＲＦアンプ３２は、ループフィルタ２０から入力される平均化された位相誤差信号を増幅して出力する。【００５３】
光コム発生器３３は、周波数間隔がＲＦアンプ３２（ＶＣＯ３１）の出力する電気信号の周波数に等しい間隔で並ぶ複数の光スペクトル線（光コム信号）を発生して出力する。２モード選択器３４は、光コム発生器３３から入力される光コム信号から２本の線スペクトル（波長λ１，λ２）を抜き出して出力する。２モード合波器３６は、２モード選択器３４により抜き出されて入力された２つの光スペクトル線の偏波を一致させて合波することで光ビート信号を発生して外部及び光位相検出器１０に出力する。【００５４】
図２に、同期光信号発生装置１の入出力構成を示す。図２に示すように、同期光信号発生装置１は、参照光信号が入力されると、参照光信号に同期された同期ビート光信号を出力する。同期光信号発生装置１は、例えば、１６０［Ｇｂｐｓ］の参照光信号の入力に応じて、１６０［ＧＨｚ］のビート光信号を出力する。【００５５】
図３に、光コム発生器３３の内部構成を示す。図３に示すように、光コム発生器３３は、第１のレーザ光源としてのＣＷ（Continuous Wave：連続波（発振））レーザ光源３３１と、光位相変調手段としてのＬＮ（Lithium Niobate：ニオブ酸リチウム）位相変調器３３２と、を備えて構成される。ＣＷレーザ光源３３１は、連続波のレーザ光を出力する。ＬＮ位相変調器３３２は、ＶＣＯ３１の電気信号がＲＦアンプ３２で増幅されて入力され、この電気信号により導波路の屈折率が変化し、この電気信号の周波数に等しい間隔で周波数軸上に並ぶ複数の光スペクトル線（光コム信号）を発生して出力する。ＬＮ位相変調器３３２の出力は、２モード選択器３４の入力に直結される。【００５６】
図４に、２モード選択器３４及び２モード合波器３６の内部構成を示す。図４に示すように、２モード選択器３４は、分波手段としての分波器３４１と、第１及び第２のフィルタ手段としての光フィルタ３４２ａ，３４２ｂと、を備えて構成される。分波器３４１は、光カプラ等により構成され、光コム発生器３３から出力される光コム信号を分波して出力する。光フィルタ３４２ａ，３４２ｂは、分波器３４１により分波された光コム信号が入力され、その光コム信号をフィルタリングして、予め設定された波長のスペクトル線（光信号）を出力する。光フィルタ３４２ａは、波長λ１の光信号を出力する。光フィルタ３４２ｂは、波長λ２の光信号を出力する。また、光フィルタ３４２ａ，３４２ｂは、波長λ１，λ２の光信号の偏波を一致するよう調整されている。【００５７】
図４に示すように、２モード合波器３６は、合波器３６１を備えて構成される。合波器３６１は、光カプラ等により構成され、光フィルタ３４２ａ，３４２ｂから入力された、偏波が一致した波長λ１，λ２の光信号を干渉し合波して波長λ１，λ２の周波数差に応じた周波数の（同期）ビート光信号を生成して光位相検出器１０に出力して帰還するとともに、外部にも出力信号として出力する。【００５８】
同期光信号発生装置１の同期動作は、ＰＬＬ技術に基づく。具体的には、光位相検出器１０により検出されたビート光信号と参照光信号との位相誤差信号は、ループフィルタ２０により整形された後、ＯＶＣＯ３０に負帰還されることで、参照光信号とビート光信号との同期が得られる。【００５９】
図２２に示したように、同期ビート光信号のタイミングジッタを削減するためには、出来る限りループ帯域を大きくしたほうが良い。ループ帯域の制限要因は、同期光信号発生装置１を構成する要素である光位相検出器１０、ループフィルタ２０、ＯＶＣＯ３０の位相遅延の他にループ長に伴う位相遅延がある。この中で最も大きな位相遅延の要因はループ長である。なぜなら、光位相検出器１０及びループフィルタ２０の位相遅延が、電子回路の設計により制御でき、ＯＶＣＯ３０の位相遅延は、主にＶＣＯ３１の応答帯域によって与えられ１［ＭＨｚ］以上とすることが出来るからである。【００６０】
図２３に示す関係を参照すると、ループ帯域を広帯域にするためにはループ長は出来る限り短いほうが良い。設計したループ帯域で同期ビート光源を動作させる場合は、少なくとも図２３に示したループ長よりも短いループ長に設計する。図２３に示されるとおり、ループ帯域が１［ＭＨｚ］と広帯域であっても、ループ長の上限は１０［ｍ］を超えているため、同期光信号発生装置１をファイバ光学系を用いて構成することが可能である。【００６１】
一方、同期光信号発生装置１の製造を行う上で許容されるループ長は長いほうが好ましい。ループ長の上限は必要なループ帯域によって決まり、ループ帯域が小さいほどループ長の上限は大きくなる。同期ビート光信号のタイミングジッタを維持したままループ帯域を小さくするためには、ＯＶＣＯ３０が出力するビート光信号の線幅が小さいことが好ましい。なぜなら、必要とされるループ帯域は、ビート光信号の線幅のおよそ４０倍以上であるからである。【００６２】
ＯＶＣＯ３０が出力するビート光信号の線幅を決める主要因は、ＶＣＯ３１と、ビート光信号の繰り返し周波数とである。ビート光信号の繰り返し周波数が、光変調器（ＬＮ位相変調器３３２）を駆動する電気信号のＮ倍（Ｎは整数）であるとき、ビート光信号の線幅は、ＶＣＯ３１の線幅のＮ倍となる。ＶＣＯ３１の線幅は通常１０［ｋＨｚ］を下回る。よって、光コム信号の線幅も小さくなり、ビート光信号の線幅も小さくなる。このため、同期光信号発生装置１のループ帯域は、１［ＭＨｚ］程度のループ帯域があれば小さなタイミングジッタのビート光信号を発生でき、ループ長の上限は１０［ｍ］を超える。加えて、ループ長自身による位相遅延量が３０度未満となるようにループ長が短く設計されていることが好ましい。【００６３】
以上、本実施の形態によれば、線幅の狭い電気信号に基づき生成した光コム信号から波長λ１，λ２の光スペクトル線を選択及び合波して、参照光信号に同期した線幅の狭い光ビート信号を発生するので、ループ帯域を小さくできるとともに、位相雑音及びタイミングジッタを低減できる。また、同期動作はＰＬＬ技術に基づき、ループ帯域が１［ＭＨｚ］以下と小さいので、ファイバ光学系を用いて同期光信号発生装置１を製造（パッケージング）できる程度の適切なループ長を許容できるとともに、光位相検出器１０に入力する光信号のパワーを高める構成を抑制でき、消費電力を低減できる。【００６４】
なお、ループ帯域を１０［ｋＨｚ］以上とすれば、同期ビート光信号のタイミングジッタを実用できる程度にまで抑制できる。参照光信号が４０［Ｇｂｐｓ］と高いビットレートであっても参照光信号に同期することができ、繰り返し周波数が４０［Ｇｂｐｓ］を超えることも可能である同期ビート光信号を実用できる範囲の小さなタイミングジッタで発生できる。【００６５】
また、ＬＮ位相変調器３３２により、光変調器を容易に構成でき、レーザ光の位相変調により光コム信号を発生できる。【００６６】
また、２モード選択器３４が受動素子（光フィルタ３４２ａ，３４２ｂ）により構成されるので、消費電力を低減できる。受動素子に用いる光フィルタとしては、ある特定波長のみ反射もしくは透過するものがある。この光フィルタには、誘電体多層膜フィルタ、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）、エタロンフィルタなどを用いたものがある。【００６７】
また、光コム信号を光フィルタ３４２ａ，３４２ｂによりフィルタリングして波長λ１，λ２の光信号を容易に選択して取得でき、２つの波長の信号を容易に合波させることができる。【００６８】
（変形例）
図５〜図１１を参照して、上記実施の形態の変形例を説明する。本変形例では、同期光信号発生装置１の構成要素である、光位相検出器１０、ループフィルタ２０、ＯＶＣＯ３０の変形例を説明する。【００６９】
先ず、光位相検出器１０の変形例を説明する。光位相検出器としては、２光子吸収を利用した光位相検出器に限定されるものではない。光位相検出器としては、光ファイバ中の四光波混合（ＦＷＭ： Four Wave Mixing）を利用する光位相検出器がある。ＦＷＭを利用する光位相検出器は、ＦＷＭによって新しく生じたＦＷＭ光を光フィルタを用いて抜き出し、フォトダイオードで電流に変換し位相誤差信号として出力する。ＦＷＭを利用する光位相検出器は、例えば、ＨＮＬＦ（Highly Nonlinear Fiber：高非線形ファイバ）等の非線形媒質や、ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）等を用いる。【００７０】
また、光位相検出器としては、光ファイバ中の相互位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulation）を利用する光位相検出器がある。ＸＰＭを利用する光位相検出器は、ＸＰＭによって光信号の波長が移動し、移動した波長を持つＸＰＭ光を光フィルタで抜き出しフォトダイオードで電流に変換し位相誤差信号として出力する。【００７１】
また、光位相検出器としては、非線形光学結晶における第二次高調波発生（ＳＨＧ： Second Harmonic Generation）を利用する光位相検出器がある。ＳＨＧを利用する光位相検出器は、ＳＨＧ光を光フィルタで抜き出しフォトダイオードで電流に変換し位相誤差信号として出力する。【００７２】
また、光位相検出器としては、擬似位相整合（ＰＰＬＮ： Periodically Poled Lithium Niobate）におけるＳＨＧを利用する光位相検出器がある。ＰＰＬＮにおけるＳＨＧを利用する光位相検出器は、ＳＨＧ光を光フィルタで抜き出しフォトダイオードで電流に変換し位相誤差信号として出力する。他にも、光位相検出器としては、ＰＭＴ（Photo Multiplier Tube：光電子倍増管）を用いるもの、カー効果を利用したもの等としてもよい。【００７３】
次いで、ＯＶＣＯ３０の変形例を説明する。図５及び図６を参照して、ＯＶＣＯ３０の光コム発生器３３の変形例を説明する。図５に、光コム発生器３３Ａの内部構成を示す。図６に、光コム発生器３３Ｂの内部構成を示す。【００７４】
光コム発生器としては、光位相変調器（ＬＮ位相変調器３３２）を利用した光コム発生器３３に限定されるものではない。光コム発生器としては、光強度変調器（光強度変調手段）を用いる光コム発生器がある。例えば、ニオブ酸リチウムを用いるＬＮ強度変調器を用いる。光強度変調器は、ＶＣＯ３１（ＲＦアンプ３２）から入力された電気信号の周波数に等しい間隔で周波数軸上に並ぶ複数の光スペクトル線（光コム信号）を発生して出力する。【００７５】
また、光コム発生器としては、光位相変調器もしくは光強度変調器の出力を非線形媒質に入力することで、光位相変調器もしくは光強度変調器単体で得られるよりも広い帯域を持つ光コム信号を得る光コム発生器がある。例えば、図５に示すような光コム発生器３３Ａである。光コム発生器３３Ａは、ＣＷレーザ光源３３１と、ＬＮ位相変調器３３２と、非線形媒質としてのＨＮＬＦ３３３と、を備えて構成される。【００７６】
ＨＮＬＦ３３３は、光コム信号の光スペクトル帯域を広げる機能を有する。ＨＮＬＦ３３３の光ファイバ長を含むループを構成する全ファイバ長は、ＶＣＯ３１に制限されるループ帯域（例えば、１〜５［ＭＨｚ］以下）のうちユーザにより設定されたループ帯域を実現するために許容されるファイバ長よりも短い。このような全ファイバ長の条件を満たすように、ＨＮＬＦ３３３のファイバ長を短くとることが可能となる。光コム発生器３３Ａは、ＬＮ位相変調器３３２の出力光信号をエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ： Erbium Doped Optical Fiber Amplifier）で増幅した後に、ＨＮＬＦ３３３に入力するのが好ましい。また、非線形媒質として、フォトニッククリスタルファイバ等を用いる光コム発生器としてもよい。【００７７】
また、光コム発生器としては、光強度変調器や、光位相変調器を多段に用いて、単独で用いるよりも光スペクトル帯域を広げる光コム発生器がある。例えば、図６に示すような光コム発生器３３Ｂである。光コム発生器３３Ｂは、ＣＷレーザ光源３３１と、ＬＮ位相変調器３３２ａ，３３２ｂと、位相シフト器３３４と、を備えて構成される。【００７８】
ＬＮ位相変調器３３２ａは、ＬＮ位相変調器３３２と同様である。位相シフト器３３４は、ＶＣＯ３１から入力された電気信号の位相を所定量シフトして出力する。ＬＮ位相変調器３３２ｂは、位相シフト器３３４から入力された電気信号に基づいて、ＬＮ位相変調器３３２ａから入力された光コム信号の位相を変調して光スペクトル帯域を広げた光コム信号を出力する。光コム発生器３３Ｂは、入力した電気信号の周波数に等しい間隔で周波数軸上に並ぶ複数の光スペクトル線を発生し、単一の光位相変調器又は光強度変調器を用いる場合に比べて光スペクトル帯域が広くなる。但し、光スペクトル帯域が広帯域になるように、ＬＮ位相変調器３３２ａに入力する電気信号（ＲＦ信号）の位相を調整する位相シフト器３３４が必要となる。なお、ＬＮ位相変調器（光位相変調器又は光強度変調器）の段数は、２に限定されるものではなく、３以上としてもよい。【００７９】
次いで、図７〜図１１を参照して、２モード選択器３４及び２モード合波器３６の変形例を説明する。図７に、２モード選択器３４Ａ及び２モード合波器３６の構成を示す。図８に、２モード選択器３４Ｂ及び２モード合波器３６の構成を示す。図９に、２モード選択器３４Ｃ及び２モード合波器３６の構成を示す。図１０に、２モード選択合波器３４Ｄの構成を示す。図１１に、２モード選択合波器３４Ｄの構成を示す。【００８０】
２モード選択器としては、光フィルタ３４２ａ，３４２ｂを利用した２モード選択器３４に限定されるものではない。２モード選択器としては、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating：ファイバブラッググレーティング）を用いる２モード選択器がある。ＦＢＧを用いる２モード選択器は、２モード選択器３４と同様に、２つのＦＢＧを備え、分波器３４１により２つに分波された光コム信号が各ＦＢＧに入力され、所望の２つの波長λ１，λ２の光スペクトル線を出力する。また、２つのＦＢＧは、波長λ１，λ２の光信号の偏波を一致するよう調整されている。【００８１】
また、２モード選択器としては、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating：アレイ導波路回析格子）を用いる２モード選択器がある。ＡＷＧは入力光を設定された周波数間隔の光スペクトルに分割して出力する機能を持つ。例えば、図７に示す２モード選択器３４Ａである。２モード選択器３４Ａは、ＡＷＧ３４３と、偏波調整手段としてのＰＣ（Polarization Controller：偏波コントローラ）３４４と、を備えて構成される。ＡＷＧ３４３の設定周波数を光コム信号の周波数間隔と一致させることで、光コム発生器から入力される光コム信号の複数の光スペクトル線を一本ずつ選択することが可能となる。【００８２】
ＡＷＧ３４３は、選択された光スペクトル線のうち必要となる２つの光スペクトル線（波長λ１及びλ２の光信号）を出力する。ＰＣ３４４は、ＡＷＧ３４３の出力の一方（図７では、波長λ１の光信号出力側）に設けられ、選択された２つの光スペクトル線（波長λ１及びλ２の光信号）の偏波を一致させるように、一方の光信号（波長λ１の光信号）の偏波を調整して出力する。偏波が一致した２つの光信号は、合波器３６１で干渉されて光ビート光信号として出力される。【００８３】
また、２モード選択器としては、ＯＩＬ（Optical Injection-Lock）技術を用いて２つのＬＤの波長を制御する２モード選択器がある。例えば、図８に示す２モード選択器３４Ｂである。２モード選択器３４Ｂは、サーキュレータ３４５ａ，３４５ｂと、第２及び第３のレーザ光源としてのＬＤ３４６ａ，３４６ｂと、を備えて構成される。サーキュレータ３４５ａは、分波器３４１により２つに分波された光コム信号の一方が入力されるとその光コム信号をＬＤ３４６ａに出力し、ＬＤ３４６ａから入力された波長λ１の光信号を合波器３６１に出力する。サーキュレータ３４５ｂは、分波器３４１により２つに分波された光コム信号の一方が入力されるとその光コム信号をＬＤ３４６ｂに出力し、ＬＤ３４６ｂから入力された波長λ２の光信号を合波器３６１に出力する。【００８４】
ＬＤ３４６ａ，ＬＤ３４６ｂの発振波長は、それぞれ所望の光コム信号から選出したい波長λ１，λ２に設定される。ＬＤ３４６ａは、注入された光コム信号中の波長λ１の光スペクトル線に位相同期した波長λ１の単色光を発生して出力する。ＬＤ３４６ｂは、同様に、注入された光コム信号中の波長λ２の光スペクトル線に位相同期した波長λ２の単色光を発生して出力する。ＬＤ３４６ａ，３４６ｂから出力された波長λ１，λ２の光信号は、合波器３６１で合波されてビート光信号として出力される。【００８５】
光フィルタを用いて光コム信号から１つの波長を抜き出す場合の周波数間隔の最小値は光フィルタの帯域に依存する。たとえば、１０［ＧＨｚ］間隔の光コム信号から市販の光フィルタを用いて１つの波長の光を抜き出すのは帯域が広すぎるため困難である。一方で、２モード選択器３４Ｂのような、半導体ＬＤを用いる２モード選択器の特長は、周波数間隔が例えば数１００［ＭＨｚ］にまで小さくなっても、容易に１つの波長を取り出すことが出来る点にある。【００８６】
というのは、２モード選択器３４Ｂでは、ＯＩＬ技術により、取り出したい波長の光に位相同期した光をＬＤ３４６ａ，３４６ｂが出力する。これは、取り出したい波長の光をＬＤ３４６ａ，３４６ｂの出力部から注入すると、注入した光がＬＤチップの中で光学的に同期動作を行い、注入した光に位相同期した光がＬＤから出力される。このＯＩＬでは、同期動作を開始できる波長差範囲（ロックインレンジ）が数１０［ＭＨｚ］程度であるため、光コム信号から１つの波長の光を取り出すフィルタとしての機能を考えると同等に狭帯域である。【００８７】
また、２モード選択器としては、ＯＰＬＬ技術を用いて２つのＬＤの波長を制御する２モード選択器がある。例えば、図９に示す２モード選択器３４Ｃである。２モード選択器３４Ｃは、分波器３４１と、合波器３４７ａ，３４７ｂと、ＰＤ３４８ａ，３４８ｂと、ＯＰＬＬコントローラ３４９ａ，３４９ｂと、ＬＤ３５０ａ，３５０ｂと、分波器３５１ａ，３５１ｂと、を備えて構成される。合波器３４７ａ、ＰＤ３４８ａ、ＯＰＬＬコントローラ３４９ａ、ＬＤ３５０ａ、分波器３５１ａが、一つのフェーズロックループ（ＯＰＬＬ）（第１のフェーズロックループ手段）を構成し、合波器３４７ｂ、ＰＤ３４８ｂ、ＯＰＬＬコントローラ３４９ｂ、ＬＤ３５０ｂ、分波器３５１ｂが、もう一つのフェーズロックループ（第２のフェーズロックループ手段）を構成する。また、ＬＤ３５０ａ，ＬＤ３５０ｂの発振波長は、それぞれ所望の光コム信号から選出したい波長λ１，λ２に設定される。合波器３４７ａ，３４７ｂ、分波器３５１ａ，３５１ｂは、光カプラ等により構成される。【００８８】
分波器３４１により２つに分波された光コム信号は、それぞれ、ＯＰＬＬにおける参照光として用いられる。合波器３４７ａは、分波器３４１から入力された一方の光コム信号と、分波器３５１ａから入力された波長λ１の光信号を合波して出力する。ＰＤ３４８ａは、合波器３４７ａから入力された光信号を受光しその位相誤差に対応する電気信号に変換して出力する。ＯＰＬＬコントローラ３４９ａは、ＰＤ３４８ａから入力された電気信号に応じて、光コム信号に同期してＬＤ３５０ａを駆動制御する。ＬＤ３５０ａは、ＯＰＬＬコントローラ３４９ａの制御に応じて、光コム信号中の所望の光スペクトル線に位相同期した波長λ１の単色光を発生して出力する。分波器３５１ａは、ＬＤ３５０ａから入力された波長λ１の光信号を分波して合波器３４７ａ及び合波器３６１に出力する。【００８９】
同様にして、合波器３４７ｂは、分波器３４１から入力されたもう一方の光コム信号と、分波器３５１ｂから入力された波長λ２の光信号を合波して出力する。ＰＤ３４８ｂは、合波器３４７ｂから入力された光信号を受光しその位相誤差に対応する電気信号に変換して出力する。ＯＰＬＬコントローラ３４９ｂは、ＰＤ３４８ｂから入力された電気信号に応じて、光コム信号に同期してＬＤ３５０ｂを駆動制御する。ＬＤ３５０ｂは、ＯＰＬＬコントローラ３４９ｂの制御に応じて、波長λ２の単色光を発生して出力する。分波器３５１ｂは、ＬＤ３５０ｂから入力された波長λ２の光信号を分波して合波器３４７ｂ及び合波器３６１に出力する。合波器３６１は、合波器３４７ａ，３４７ｂから出力された波長λ１，λ２の光信号を合波して光ビート信号として出力する。【００９０】
２モード選択器３４Ｃでは、ＯＰＬＬ技術を用いて、ＰＤ３４８ａ，３４８ｂ、ＯＰＬＬコントローラ３４９ａ，３４９ｂにより、光コム信号のうちの１つの波長の光とＬＤ３５０ａ，３５０ｂ出力波長の光の位相誤差を検出して、位相誤差信号をＬＤ３５０ａ，３５０ｂに帰還させることでＬＤ３５０ａ，３５０ｂの出力光を取り出したい波長の光と位相同期（周波数は同一）する。このため、ＯＩＬの２モード選択器３４Ｃと同様に、ＯＰＬＬの２モード選択器３４Ｂでは、同期動作を開始できる波長差範囲（ロックインレンジ）が数１０［ＭＨｚ］程度であるため、光コム信号から１つの波長の光を取り出すフィルタとしての機能を考えると同等に狭帯域である。【００９１】
また、２モード選択器及び２モード合波器を一体として、２モード選択合波器として構成してもよい。２モード選択合波器としては、例えば、図１０に示す２モード選択合波器３４Ｄがある。２モード選択合波器３４Ｄは、サーキュレータ３４５と、ＡＷＧ３４３と、ＦＲＭ（Faraday Rotator Mirror：ファラデーローテーターミラー）３５２ａ，３５２ｂと、を備えて構成される。【００９２】
サーキュレータ３４５は、光コム発生器から光コム信号が入力されるとその光コム信号をＡＷＧ３４３に出力し、ＡＷＧ３４３から入力された波長λ１，λ２の合波された光信号をビート光信号として出力する。ＡＷＧ３４３は、サーキュレータ３４５から入力される光コム信号を各光スペクトル線に分波し、選出したい２つの光スペクトル線（波長λ１，λ２の光信号）を、それぞれＦＲＭ３５２ａ，３５２ｂに入力する。【００９３】
ＦＲＭ３５２ａは、ＡＷＧ３４３から入力された波長λ１の光信号が入力され、その入力された光信号と直交した波長λ１の光信号を出力する。ＦＲＭ３５２ｂは、ＡＷＧ３４３から入力された波長λ２の光信号が入力され、その入力された光信号と直交した波長λ２の光信号を出力する。ＡＷＧ３４３は、ＦＲＭ３５２ａ，３５２ｂから入力された波長λ１，λ２の光信号を合波してサーキュレータ３４５に出力する。【００９４】
ＦＲＭ３５２ａ，３５２ｂからＡＷＧ３４３に入力された波長λ１，λ２の光信号は、ＡＷＧ３４３から出力された波長λ１，λ２の光信号と同様に、偏波が一致している。このため、２モード選択合波器３４Ｄは、偏波コントローラがなくても、ビート光信号の偏波純度を高められることと、選出したい２つの光スペクトル線が２度ＡＷＧ３４３を通過することとにより、光ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：Ｓ／Ｎ比）が高くなる（周波数純度が高くなる）ことが特徴である。なお、出力ビート光信号の光ＳＮＲを高くするためには、ＡＷＧ３４３において不使用となる光ポート終端からの反射を小さくする必要がある。そのためには、その光ポート終端にＡＰＣ（Angled Physical Contact）コネクタや無反射端を用いる。その光ポート終端にＡＰＣコネクタを取り付けても十分な反射の抑制が得られない場合には、ＡＰＣコネクタ端面にグリース等を塗り、反射の抑制を実現することとしてもよい。【００９５】
また、２モード選択合波器としては、例えば、図１１に示す２モード選択合波器３４Ｅがある。２モード選択合波器３４Ｅは、偏波合成手段としてのＰＢＣ（Polarization Beam Combiner：偏波合成器）３５３と、ＡＷＧ３４３と、ＦＲＭ３５２ａ，３５２ｂと、ＰＭファイバ（Polarization Maintaining optical Fiber：偏波維持光ファイバ）３５４ａ，３５４ｂと、ＳＭファイバ（Single Mode optical Fiber：シングルモード光ファイバ）３５５と、を備えて構成される。【００９６】
ＰＢＣ３５３と光コム発生器３３とは、ＰＭファイバ３５４ａを介して接続される。また、ＰＢＣ３５３と外部及び位相検出器１０とは、ＰＭファイバ３５４ｂを介して接続される。また、ＰＢＣ３５３とＡＷＧ３４３とは、ＳＭファイバ３５５を介して接続される。ＰＢＣ３５３は、光コム発生器３３から入力側のＰＭファイバ３５４ａを介して入力された光コム信号の偏波を保持してＳＭファイバ３５５に出力するとともに、ＡＷＧ３４３からＳＭファイバ３５５を介して入力された光信号を出力側のＰＭファイバ３５４ｂに出力する。【００９７】
２モード選択合波器３４Ｅの動作を説明する。光コム発生器３３から出力された光コム信号が、入力側のＰＭファイバ３５４ａにより偏波保持されてＰＢＣ３５３に入力される。その光コム信号は、ＰＢＣ３５３から出力され、ＳＭファイバ３５５を介してＡＷＧ３４３に入力される。その光コム信号は、ＡＷＧ３４３により波長λ１，λ２の光スペクトル線の光信号が選択され、ＦＲＢ３５２ａ，３５２ｂに入力される。ＦＲＢ３５２ａ，３５２ｂで反射された波長λ１，λ２の光信号は、ＡＷＧ３４３で合波され、ＳＭファイバ３５５を介して、ＰＢＣ３５３に入力される。ＦＲＢ３５２ａ，３５２ｂで偏波が９０度回った光信号が反射されるため、その反射された波長λ１，λ２の光信号はＳＭファイバ３５５中を通ってきたときとは逆の偏波変動作用を受けＰＢＣ３５３に到着する。【００９８】
ＰＢＣ３５３に再度入力された合波後の光信号は、最初の入力時とは偏波が９０度回った状態で、ＰＭファイバ３５４ｂにより偏波が保持されて、外部及び位相検出器１０にビート光信号として出力される。偏波保持タイプのＡＷＧは一般に市販されていないが、そういった状況であっても、２モード選択合波器３４Ｅを構成することで、偏波保持の入出力が容易に実現できる。【００９９】
以上、本変形例によれば、上記実施の形態の効果と同様の効果が得られる。また、光コム発生器３３Ａによれば、ＨＮＬＦ３３３により光コム信号の光スペクトル帯域を広げることができるとともに、ＨＮＬＦ３３３の長さを低減できる。【０１００】
また、光コム発生器３３Ｂによれば、光コム信号の光スペクトル帯域を広げることができる。【０１０１】
また、２モード選択器３４Ａによれば、ＡＷＧ３４３により光コム信号から波長λ１，λ２の光信号を容易に選択でき、ＰＣ３４４により２つの波長の光信号の偏波を容易に一致でき、波長λ１，λ２の光信号を容易に干渉させることができる。【０１０２】
また、２モード選択合波器３４Ｄ，３４Ｅによれば、ＡＷＧ３４３及びＦＲＭ３５２ａ，３５２ｂにより、光コム信号から波長λ１，λ２の光信号を容易に選択できるとともに、２つの波長の光信号の偏波を容易に一致でき、偏波調整手段が無くとも波長λ１，λ２の光信号を容易に干渉させることができる。また、偏波コントローラがなくても光ビート信号の偏波純度を高くでき、波長λ１，λ２の光信号がＡＷＧ３４３を２回通るので、光ビート信号の周波数純度を高くできる。また、２モード選択合波器３４Ｅによれば、２モード選択合波における偏波保持の入出力が容易に実現できる。【０１０３】
また、ＡＷＧ３４３が光コム信号の周波数間隔に一致する周波数間隔で当該光コム信号を分離するので、光コム信号から波長λ１，λ２の光信号をさらに容易に選択できる。【０１０４】
また、２モード選択器３４Ａ，３４Ｄ，３４Ｅが受動素子から構成されるので、消費電力を低減できる。【０１０５】
また、２モード選択器３４Ｂによれば、ＬＤ３４６ａ，３４６ｂにより、光コム信号を励起光としてお互いに異なる波長λ１，λ２の光信号を発生でき、波長λ１，λ２の光信号を容易に合波させることができる。同時に、光コム信号の周波数間隔に対する要求が緩和し、周波数間隔を小さくすることが出来る。【０１０６】
また、２モード選択器３４Ｃによれば、第１のフェーズロックループ手段（合波器３４７ａ、ＰＤ３４８ａ、ＯＰＬＬコントローラ３４９ａ、ＬＤ３５０ａ、分波器３５１ａ）と、第２のフェーズロックループ手段（合波器３４７ｂ、ＰＤ３４８ｂ、ＯＰＬＬコントローラ３４９ｂ、ＬＤ３５０ｂ、分波器３５１ｂ）とにより、光コム信号に応じてお互いに異なる波長λ１，λ２の光信号を発生でき、波長λ１，λ２の光信号を容易に合波させることができる。同時に、光コム信号の周波数間隔に対する要求が緩和し、周波数間隔を小さくすることが出来る。
【実施例１】
【０１０７】
図１２を参照して、上記実施の形態及び変形例の具体的な一つの実施例を説明する。図１２に、本実施例の同期光信号発生装置１００の構成を示す。【０１０８】
図１２に示すように、同期光信号発生装置１００は、第１の合波手段としての合波器１１と、位相比較手段としてのＳi−ＡＰＤ１２と、ＴＩＡ（TransImpedance Amplifier）１３と、ループフィルタ２０と、ＶＣＯ３１と、周波数増加手段としての二倍周波数発生器３７ａ，３７ｂと、ＲＦアンプ３２と、第１のレーザ光源としてのＤＦＢ（Distributed FeedBack：分布帰還型）−ＬＤ３３１Ａと、ＬＮ位相変調器３３２と、ＡＷＧ３４３と、ＰＣ３４４と、合波器３６１と、ＥＤＦＡ３８と、分波器３９と、を備えて構成される。合波器１１、Ｓi−ＡＰＤ１２、ＴＩＡ１３は、光位相検出器１０の一例である。ＶＣＯ３１、二倍周波数発生器３７ａ，３７ｂ、ＲＦアンプ３２、ＤＦＢ−ＬＤ３３１Ａ、ＬＮ位相変調器３３２、ＡＷＧ３４３、ＰＣ３４４、合波器３６１、ＥＤＦＡ３８、分波器３９は、ＯＶＣＯ３０の一例である。ＤＦＢ−ＬＤ３３１Ａ、ＬＮ位相変調器３３２は、光コム発生器３３の一例である。ＡＷＧ３４３、ＰＣ３４４は、２モード選択器３４Ａである。合波器３６１は、２モード合波器３６である。【０１０９】
同期光信号発生装置１００は、１６０［ＧＨｚ］の同期ビート光信号を発生する。合波器１１は、光カプラ等により構成され、参照光信号と、分波器３９から入力されるビート光信号と、を合波して出力する。Ｓi−ＡＰＤ１２は、合波器１１から入力される合波した光信号を受光して電気信号としての位相誤差信号を出力する。ＴＩＡ１３は、Ｓi−ＡＰＤ１２から入力される位相誤差信号を電圧信号に変換及び増幅して出力する。ループフィルタ２０は、ＴＩＡ１３から入力される位相誤差信号を整形して出力する。【０１１０】
ＶＣＯ３１は、ループフィルタ２０から出力される位相誤差信号に応じて電気信号を発生して出力する。二倍周波数発生器３７ａは、ＶＣＯ３１から入力された電気信号の２倍の周波数の電気信号を発生して出力する。二倍周波数発生器３７ｂは、二倍周波数発生器３７ａから入力された電気信号の２倍の周波数の電気信号を発生して出力する。ＲＦアンプ３２は、二倍周波数発生器３７ｂから入力された電気信号を増幅して出力する。【０１１１】
ＤＦＢ−ＬＤ３３１Ａは、単一周波数のレーザ光を出力する。ＬＮ位相変調器３３２は、ＤＦＢ−ＬＤ３３１Ａから入力されるレーザ光を位相変調して、ＲＦアンプ３２から入力された電気信号の周波数間隔の光スペクトル線を有する光コム信号を発生して出力する。ＡＷＧ３４３は、ＬＮ位相変調器３３２から入力された光コム信号から波長λ１，λ２の光スペクトル線の光信号を選択して出力する。ＰＣ３４４は、ＡＷＧ３４３から入力された波長λ１の光信号の偏波を調整して出力する。合波器３６１は、ＰＣ３４４から入力された波長λ１の光信号と、ＡＷＧ３４３から入力された波長λ２の光信号と、を合波してビート光信号として出力する。【０１１２】
ＥＤＦＡ３８は、合波器３６１から入力されたビート光信号を増幅して出力する。増幅する手段としては、ＥＤＦＡに代えて、ＳＯＡ等としてもよい。分波器３９は、ＥＤＦＡ３８から入力されたビート光信号を分波して、合波器１１に帰還するよう出力するとともに、外部にも出力する。【０１１３】
ＶＣＯ３１の発振周波数を１０［ＧＨｚ］とすると、二倍周波数発生器３７ａの発振周波数が２０［ＧＨｚ］であり、二倍周波数発生器３７ｂの発振周波数が４０［ＧＨｚ］である。なお、２つの二倍周波数発生器３７ａ、３７ｂのかわりに、四倍周波数発生器を用いても、同様の動作が可能である。ＬＮ位相変調器３３２は、ＲＦアンプ３２から入力される４０［ＧＨｚ］の電気信号に応じて、４０［ＧＨｚ］間隔で並ぶ光スペクトル線の光コム信号を発生する。ＡＷＧ３４３は、４０［ＧＨｚ］間隔の光スペクトル線の光コム信号を波長ごとに分離するのに適するように設計されている。そして、１６０［ＧＨｚ］の周波数差がある２本の波長λ１，λ２の光スペクトル線を出力する。この２つの光信号を合波器３６１で合波することで、参照光信号に同期した１６０［ＧＨｚ］のビート信号光を発生している。【０１１４】
１０［ＧＨｚ］間隔のＡＷＧは高い消光比でをもつものの製造が困難なのに対して、４０［ＧＨｚ］間隔のＡＷＧは市販品（５０、１００、２００［ＧＨｚ］間隔）と同等の消光比を持つものを同等のコストで生産できる。よって、二倍周波数発生器３７ａ、３７ｂにより４０［ＧＨｚ］の電気信号を出力可能であるので、ＡＷＧ３４３を低コストのものにできる。【０１１５】
本実施例によれば、上記実施の形態及び変形例（２モード選択器３４Ａ）と同様の効果が得られる。また、二倍周波数発生器３７ａ，３７ｂにより、光コム信号から２つの波長の光を抜き出すために用いられるＡＷＧ３４３の帯域をより広帯域にでき、低コストとなる。また、ＥＤＦＡ３８により、ビート光信号を増幅でき、Ｓi−ＡＰＤ１２の位相誤差信号の発生を容易にできる。【０１１６】
なお、本実施例において、２モード選択器３４として、ＡＷＧ３４３を使用する構成に代えて、上記実施の形態（図４）で示したように、光フィルタを用いる構成としてもよい。１０［ＧＨｚ］間隔の光コム信号から１波長抜き出すために必要な光フィルタの帯域は０．０１［ｎｍ］よりも小さい必要がある。この要求を満たす光フィルタは市販されておらず、研究等で実現されているものを用いる場合高コストとなる。一方、４０［ＧＨｚ］間隔の光コム信号から１波長抜き出すために必要な光フィルタの帯域は、０．０３［ｎｍ］と広帯域になり製造コストを緩和できる。よって、二倍周波数発生器３７ａ、３７ｂにより４０［ＧＨｚ］の電気信号を出力可能であるので、光フィルタを低コストのものにできる。
【実施例２】
【０１１７】
図１３〜図２０を参照して、上記実施の形態及び変形例の他の実施例を説明する。図１３に、本実施例の同期光信号発生装置２００の構成を示す。【０１１８】
図１３に示すように、同期光信号発生装置２００は、合波器１１と、Ｓi−ＡＰＤ１２と、ＴＩＡ１３と、ループフィルタ２０と、ＶＣＯ３１と、二倍周波数発生器３７ａ，３７ｂと、ＲＦアンプ３２と、ＤＦＢ−ＬＤ３３１Ａと、ＬＮ位相変調器３３２と、サーキュレータ３４５と、ＡＷＧ３４３と、ＦＲＭ３５２ａ，３５２ｂと、ＥＤＦＡ３８と、分波器３９と、を備えて構成される。つまり、同期光信号発生装置２００は、同期光信号発生装置１００の、２モード選択器３４Ａ及び２モード合波器３６を、２モード選択合波器３４Ｄに代えた構成であり、その詳細な動作の説明を省略する。【０１１９】
光スペクトル線が、ＡＷＧ３４３を２回通るため、同期光信号発生装置１００の構成に比べて波長純度の高い光スペクトル線が得られる。また、サーキュレータ３４５とＦＲＭ３５２ａ，３５２ｂを用いた構成により、ＡＷＧ３４３によって選択された２本の光スペクトル線の偏波は常に一致するため、偏波制御器がなくとも偏波純度の高いビート光信号を出力することができる。【０１２０】
図１４に、同期光信号発生装置２００のＬＮ位相変調器３３２が出力する光スペクトルの特性を示す。図１４に示すように、同期光信号発生装置２００のＬＮ位相変調器３３２が出力する光信号の波長に対する光スペクトル特性から、４０［ＧＨｚ］間隔の光スペクトル線列が出力されていることがわかる。【０１２１】
図１５に、同期光信号発生装置２００のサーキュレータ３４５が出力する光スペクトルの特性を示す。図１５に示すように、同期光信号発生装置２００のサーキュレータ３４５が出力するビート光信号の波長に対する光スペクトル特性から、１６０［ＧＨｚ］間隔の２モードが出力されていることがわかる。同期光信号発生装置２００のサーキュレータ３４５のＯＳＮＲは、３０［ｄＢ］あり、ビート光信号の周波数純度が高いことがわかる。  【０１２２】
図１６に、同期光信号発生装置２００のビート光信号と参照光信号相互相関波形の測定装置２００Ａを示す。ここで、図１６に示す測定装置２００Ａによる、参照信号光と１６０［ＧＨｚ］のビート光信号との相互相関波形の測定結果を示す。なお、図１６〜図２０の測定において、Ｓi−ＡＰＤ１２に入力する１６０［ＧＨｚ］のビート光信号のパワーを４３．４［ｍＷ］とし、参照光信号（10Gbit/s 3ps 光パルス信号）のパワーを８．６［ｍＷ］とした。このときのループ帯域は80 kHz及び総ループ長は110mとした。【０１２３】
図１６に示すように、測定装置２００Ａは、光遅延線４０と、合波器１１と、Ｓi−ＡＰＤ１２と、ＴＩＡ１３と、オシロスコープ５０と、を備えて構成される。同期光信号発生装置２００に入力される参照光信号が合波器１１に入力されるとともに、同期光信号発生装置２００から出力されるビート光信号が光遅延線４０を介して合波器１１に入力されて合波される。測定装置２００Ａは、参照信号光と１６０［ＧＨｚ］のビート光信号とを合波する前の片方信号光の時間遅延を作るために、光遅延線４０が挿入されている。【０１２４】
合波器１１により合波された光信号は、Ｓi−ＡＰＤ１２により電気信号としての位相誤差信号に変換され、ＴＩＡ１３により電圧信号に変換される。ＴＩＡ１３から出力された電圧信号は、オシロスコープ５０に入力されて波形が測定及び表示される。相互相関は、Ｓi−ＡＰＤ１２における二光子吸収電流を測定することにより得られた。【０１２５】
図１７に、１６０［ＧＨｚ］のビート光信号と参照光信号との相互相関波形を示す。測定装置２００Ａにおいて、１６０［ＧＨｚ］のビート光信号と参照光信号との相互相関波形がオシロスコープ５０で観測され、例えば、図１６に示す波形が得られる。横軸は、光遅延線４０の時間遅延量である。図１７では、６．２５［ｐｓ］周期の正弦波が見て取れ、１６０［ＧＨｚ］のビート光信号が参照光信号に同期していることが確認された。ここで、参照光信号として10 Gbit/s3psパルス信号光を用いた。【０１２６】
図１８に、同期光信号発生装置２００のビート光信号の位相雑音スペクトル特性及び背景雑音のスペクトル特性と、線幅が１［ｋＨｚ］及び１０［ｋＨｚ］の位相雑音スペクトルの理論特性とを示す。図１８は、周波数に対する信号のパワーを示すグラフである。図１７において、同期光信号発生装置２００の１６０［ＧＨｚ］のビート光信号の位相雑音スペクトルの特性を黒線で示し、背景雑音スペクトルの特性を点線で示し、線幅が１［ｋＨｚ］の位相雑音スペクトルの理論特性を破線で示し、線幅が１０［ｋＨｚ］の位相雑音スペクトルの理論特性を一点鎖線で示した。ここで、参照光信号として10 Gbit/s3psパルス信号光を用いた。【０１２７】
図１８によると、位相雑音スペクトルの理想特性に比べて、同期光信号発生装置２００のビート光信号の位相雑音スペクトルが、減少していることから、同期が得られていることがわかる。ループ帯域は、約８０［ｋＨｚ］である。本スペクトルを積分することにより位相雑音量が得られ、その結果位相雑音は３．６度であることがわかった。【０１２８】
図１９に、同期光信号発生装置２００のビート光信号の位相雑音波形特性及び背景雑音の波形特性を示す。図２０に、同期光信号発生装置２００のフリーラン状態における出力光信号の位相雑音波形特性を示す。ここで、参照光信号として10 Gbit/s3psパルス信号光を用いている。図１９は、図１８に対応し、時間に対する位相雑音の値を示すグラフである。図１９において、同期光信号発生装置２００の１６０［ＧＨｚ］のビート光信号の位相雑音波形を黒線で示し、背景雑音波形を点線で示す。図２０は、同期光信号発生装置２００のフリーラン（ニング）状態（同期動作を行っていない状態）の出力光信号の位相雑音波形を黒線で示す。図２０に示すように、フリーラン状態の出力光信号の位相誤差信号は、−π／２からπ／２の範囲で変動していることが分かる。【０１２９】
図１９によると、同期光信号発生装置２００のビート光信号の位相雑音波形特性は、図２０のフリーラン状態の位相雑音波形特性に比べて、位相誤差波形の振幅が小さくなっており、同期動作が確認できる。位相誤差振幅のヒストグラムを統計的に処理することで位相雑音量が得られ、２．３度であることがわかった。【０１３０】
なお、図１３の同期ビート光源はループ帯域が５０［ｋＨｚ］から１５０［ｋＨｚ］の範囲に設定し、総ループ長が約１１０［ｍ］のときに同期動作を行うことを確認した。このように、図２３で示された位相余裕６０度以上（位相遅延３０度以下）となるループ長およびループ帯域において、本発明の同期ビート光源は、同期動作を行うことができる。【０１３１】
また、ループ帯域は、電気ＶＣＯ３１の位相遅延の影響を避けつつ、可能な範囲で広く設定される。すなわち、ループ帯域は５０［ｋＨｚ］〜３００［ｋＨｚ］程度の範囲が用いるのが好適である。たとえばループ帯域５０［ｋＨｚ］のときはループ長５００ｍ以下、ループ帯域３００［ｋＨｚ］のときはループ長８０［ｍ］以下とすることによって、同期動作の条件が満足される。【０１３２】
本実施例によれば、上記実施の形態及び変形例（２モード選択器３４Ｄ）と同様の効果が得られる。また、実施例１と同様に、二倍周波数発生器３７ａ，３７ｂにより、電気信号の周波数増加におけるＶＣＯ３１の負担を低減でき、ＥＤＦＡ３８により、ビート光信号を増幅でき、Ｓi−ＡＰＤ１２の位相誤差信号の発生を容易にできる。【０１３３】
なお、上記実施の形態、変形例及び実施例１，２で説明した構成は、その少なくとも２つの構成を適宜組み合わせることとしてもよい。また、上記実施の形態、変形例及び実施例１，２で説明した同期光信号発生装置の各構成要素の細部構成、及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
以上のように、本発明に係る同期光信号発生装置及び同期光信号発生方法は、参照光信号に同期したビート光信号を出力する光通信の装置及び方法に用いるのに適している。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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