(57)【要約】【課題】出力光の数と同数の受信機を実装することなく、安定な位相同期を実現することができる小型の光位相同期レーザを得ることを目的とする。【解決手段】光周波数シフター４が、位相制御回路１３から出力された位相制御信号にしたがって、Ｎ分岐光スプリッタ３により分岐されたＮ本の信号光の周波数を調整し、光位相変調器５が、周波数弁別回路１０から出力された周波数が異なるＮ個のディザリング信号を用いて、Ｎ本の信号光の位相を変調し、コリメータ６が、光位相変調器５により位相変調されたＮ本の信号光を平行光にして空間に出力する。【選択図】図１
2013197280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一周波数の基準光源と、上記基準光源から出力された光を信号光と局発光に分岐するとともに、上記信号光を複数本の信号光に分岐する光分岐手段と、上記光分岐手段により分岐された複数本の信号光の周波数を調整するとともに、周波数が異なる複数のディザリング信号を用いて、複数本の信号光の位相を変調する信号光調整手段と、上記信号光調整手段により位相が変調された複数本の信号光を空間に出力する信号光出力手段と、上記信号光出力手段から出力された複数本の信号光と上記光分岐手段により分岐された局発光を合波する光合波手段と、上記光合波手段により合波された光を受信する受信機と、上記受信機の受信信号から複数本の信号光に対応する信号を分離する信号分離手段と、上記信号分離手段により分離された各信号と基準信号の位相誤差を検出し、その位相誤差に応じて上記信号光調整手段における周波数の調整量を制御して、その位相誤差を補償する位相誤差補償手段とを備えた光位相同期レーザ。
【請求項２】
信号分離手段は、周波数が異なる複数のディザリング信号を発生する信号源を備え、上記信号源から発生された複数のディザリング信号を信号光調整手段に出力するとともに、上記ディザリング信号を用いて、受信機の受信信号から複数本の信号光に対応する信号を分離することを特徴とする請求項１記載の光位相同期レーザ。
【請求項３】
信号光調整手段は、位相誤差補償手段の制御の下で、光分岐手段により分岐された複数本の信号光の周波数を調整する光周波数シフターと、信号分離手段から出力された複数のディザリング信号を用いて、複数本の信号光の位相を変調する光位相変調器とから構成されていることを特徴とする請求項２記載の光位相同期レーザ。
【請求項４】
信号光調整手段は、信号分離手段から出力された複数のディザリング信号を用いて、位相誤差補償手段から出力された制御信号を強度変調する強度変調印加回路と、上記強度変調印加回路により強度変調された制御信号にしたがって、光分岐手段により分岐された複数本の信号光の周波数を調整する光周波数シフターとから構成されていることを特徴とする請求項２記載の光位相同期レーザ。
【請求項５】
信号光を所定数本毎にサブアレイ化する場合、
光分岐手段により分岐された局発光を２分岐するとともに、一方の局発光を複数本の局発光に分岐する局発光分岐手段と、上記局発光分岐手段により分岐された複数本の局発光の周波数を調整するとともに、周波数が異なる複数のディザリング信号を用いて、複数本の局発光の位相を変調する局発光調整手段と、上記局発光調整手段により位相が変調された複数本の局発光を空間に出力する局発光出力手段と、上記局発光出力手段から出力された複数本の局発光の一部を光合波手段に出力するとともに、残りの局発光と上記局発光分岐手段により分岐された他方の局発光を合波する局発光合波手段と、上記局発光合波手段により合波された局発光を受信する局発光受信機と、上記局発光受信機の受信信号から複数本の局発光に対応する信号を分離する局発光分離手段と、上記局発光分離手段により分離された各信号と局発光用の基準信号との位相誤差を検出し、その位相誤差に応じて上記局発光調整手段における周波数の調整量を制御して、その位相誤差を補償する局発光位相誤差補償手段とを備え、
光合波手段により合波された複数本の信号光と上記局発光合波手段から出力された複数本の局発光を受信する受信機は、信号光のサブアレイ数と同数だけ実装されることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の光位相同期レーザ。
【請求項６】
局発光分離手段は、周波数が異なる複数のディザリング信号を発生する信号源を備え、上記信号源から発生された複数のディザリング信号を局発光位相誤差補償手段に出力するとともに、上記ディザリング信号を用いて、局発光受信機の受信信号から複数本の局発光に対応する信号を分離することを特徴とする請求項５記載の光位相同期レーザ。
【請求項７】
局発光調整手段は、局発光位相誤差補償手段の制御の下で、局発光分岐手段により分岐された複数本の局発光の周波数を調整する光周波数シフターと、局発光分離手段から出力された複数のディザリング信号を用いて、複数本の局発光の位相を変調する光位相変調器とから構成されていることを特徴とする請求項６記載の光位相同期レーザ。
【請求項８】
局発光調整手段は、局発光分離手段から出力された複数のディザリング信号を用いて、局発光位相誤差補償手段から出力された制御信号を強度変調する強度変調印加回路と、上記強度変調印加回路により強度変調された制御信号にしたがって、局発光分岐手段により分岐された複数本の局発光の周波数を調整する光周波数シフターとから構成されていることを特徴とする請求項６記載の光位相同期レーザ。
【請求項９】
信号光をパルス化して、光パルスを信号光調整手段に与えるパルス化手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の光位相同期レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のレーザビームを出力する光位相同期レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、高出力のレーザビームを出力する光位相同期レーザが開示されている。
この光位相同期レーザでは、単一のレーザ光を光増幅の種光として利用するものであり、レーザ光を分岐した後に光増幅してから合成を行うコヒーレントビーム結合（ＣＢＣ：Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｍｂｉｎｅ）を行っている。
ＣＢＣベースの高出力レーザでは、各光路の位相を揃えてからビームを出力することで、単一のローブを持った集光パターンが形成される。
ただし、各光路の位相を揃えるには、各光路におけるレーザ光の位相誤差を検出する必要があるが、位相誤差を検出する手段として、出力光の数と同数の受信機を実装する必要がある。
【０００３】
以下の特許文献２には、移送器による変調によってディザリングを実施することで、単一の受信機で受信する方法を提案しているが、移送器による位相同期では、ダイナミックレンジの問題から安定な位相同期を実現することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２３７７４号公報（図７）
【特許文献２】特開２０１１−１８５５６７号公報（図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光位相同期レーザは以上のように構成されているので、位相誤差を検出する手段として、出力光の数と同数の受信機を実装する必要がある。このため、出力光の数が増加すると、受信機の実装数が増えてしまう課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、出力光の数と同数の受信機を実装することなく、安定な位相同期を実現することができる小型の光位相同期レーザを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る光位相同期レーザは、単一周波数の基準光源と、基準光源から出力された光を信号光と局発光に分岐するとともに、その信号光を複数本の信号光に分岐する光分岐手段と、光分岐手段により分岐された複数本の信号光の周波数を調整するとともに、周波数が異なる複数のディザリング信号を用いて、複数本の信号光の位相を変調する信号光調整手段と、信号光調整手段により位相が変調された複数本の信号光を空間に出力する信号光出力手段と、信号光出力手段から出力された複数本の信号光と光分岐手段により分岐された局発光を合波する光合波手段と、光合波手段により合波された光を受信する受信機と、受信機の受信信号から複数本の信号光に対応する信号を分離する信号分離手段とを設け、位相誤差補償手段が、信号分離手段により分離された各信号と基準信号の位相誤差を検出し、その位相誤差に応じて信号光調整手段における周波数の調整量を制御して、その位相誤差を補償するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、光分岐手段により分岐された複数本の信号光の周波数を調整するとともに、周波数が異なる複数のディザリング信号を用いて、複数本の信号光の位相を変調する信号光調整手段と、信号光調整手段により位相が変調された複数本の信号光を空間に出力する信号光出力手段と、信号光出力手段から出力された複数本の信号光と光分岐手段により分岐された局発光を合波する光合波手段と、光合波手段により合波された光を受信する受信機と、受信機の受信信号から複数本の信号光に対応する信号を分離する信号分離手段とを設け、位相誤差補償手段が、信号分離手段により分離された各信号と基準信号の位相誤差を検出し、その位相誤差に応じて信号光調整手段における周波数の調整量を制御して、その位相誤差を補償するように構成したので、出力光の数と同数の受信機を実装することなく、安定な位相同期を実現することができる小型の光位相同期レーザが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による光位相同期レーザを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による光位相同期レーザの周波数弁別回路１０を示す構成図である。
【図３】受信機９の受信信号のスペクトルイメージを示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による光位相同期レーザを示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３による光位相同期レーザを示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４による光位相同期レーザを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光位相同期レーザを示す構成図である。
図１において、基準光源１は単一周波数の光を発生する光源である。
２分岐光スプリッタ２は例えば基準光源１と光ファイバで接続されており、基準光源１から出力された光を信号光と局発光に２分岐する光学部材である。
Ｎ分岐光スプリッタ３は例えば２分岐光スプリッタ２と光ファイバで接続されており、２分岐光スプリッタ２により２分岐された信号光をＮ本の信号光に分岐する光学部材である。
なお、２分岐光スプリッタ２及びＮ分岐光スプリッタ３から光分岐手段が構成されている。
【００１１】
Ｎ個の光周波数シフター４は例えばＮ分岐光スプリッタ３と光ファイバで接続されており、位相制御回路１３の制御の下で、Ｎ分岐光スプリッタ３により分岐されたＮ本の信号光の周波数を調整する光学部材である。
Ｎ個の光位相変調器５は例えば光周波数シフター４と光ファイバで接続されており、周波数弁別回路１０から出力されたディザリング信号を用いて、Ｎ本の信号光の位相を変調する光学部材である。
なお、光周波数シフター４及び光位相変調器５から信号光調整手段が構成されている。
【００１２】
Ｎ個のコリメータ６は例えば光位相変調器５と光ファイバで接続されており、光位相変調器５から出力されたＮ本の信号光を平行光にして空間に出力する光学部材である。なお、コリメータ６は信号光出力手段を構成している。
コリメータ７は例えば２分岐光スプリッタ２と光ファイバで接続されており、２分岐光スプリッタ２により２分岐された局発光を平行光にして空間に出力する光学部材である。
【００１３】
ビームスプリッタ８はコリメータ６により空間に出力されたＮ本の信号光を出力光として外部に出力するとともに、Ｎ本の信号光とコリメータ７により空間に出力された局発光を合波する光学部材である。
なお、コリメータ７及びビームスプリッタ８から光合波手段が構成されている。
受信機９はビームスプリッタ８により合波された光を受信し、その受信信号を出力する単一の機器である。
【００１４】
周波数弁別回路１０は受信機９の受信信号からＮ本の信号光に対応する同一周波数のビート信号を分離する回路である。
即ち、周波数弁別回路１０は周波数が異なるＮ個のディザリング信号を発生する信号源を備えており、その信号源から発生されたＮ個のディザリング信号を光位相変調器５に出力するとともに、Ｎ個のディザリング信号を用いて、受信機９の受信信号からＮ本の信号光に対応する同一周波数のビート信号を分離する。
なお、周波数弁別回路１０は信号分離手段を構成している。
【００１５】
基準ＲＦ信号源１１は基準ＲＦ信号を発生する信号源である。
Ｎ個の位相誤差検出回路１２は周波数弁別回路１０により分離されたＮ個の同一周波数のビート信号と基準ＲＦ信号源１１から発生された基準ＲＦ信号との信号強度を比較することで、Ｎ個の同一周波数のビート信号と基準ＲＦ信号の位相誤差を検出し、その位相誤差を示す位相誤差信号を出力する回路である。
Ｎ個の位相制御回路１３は位相誤差検出回路１２から出力された位相誤差信号にしたがって光周波数シフター４における周波数の調整量を制御し、その位相誤差を補償する回路である。
なお、基準ＲＦ信号源１１、位相誤差検出回路１２及び位相制御回路１３から位相誤差補償手段が構成されている。
【００１６】
図２はこの発明の実施の形態１による光位相同期レーザの周波数弁別回路を示す構成図である。
図２において、ハイパスフィルタ２１は受信機９の受信信号に含まれているキャリア信号成分をカットして、その受信信号からサイドキャリア信号成分を抽出する部材である。
Ｎ分岐ＲＦスプリッタ２２はハイパスフィルタ２１により抽出されたサイドキャリア信号成分をＮ個に分岐する部材である。
【００１７】
Ｎ個のディザリング信号源２３は周波数が異なるＮ個のディザリング信号を発生する信号源である。
Ｎ個の２分岐スプリッタ２４はディザリング信号源２３から発生されたＮ個のディザリング信号を２分岐して、Ｎ個のディザリング信号を光位相変調器５及びＲＦミキサ２５に出力する部材である。
【００１８】
Ｎ個のＲＦミキサ２５はＮ分岐ＲＦスプリッタ２２により分岐されたＮ個のサイドキャリア信号成分と、２分岐スプリッタ２４により分岐されたＮ個のディザリング信号とをミキシングして（例えば、対応するディザリング信号を用いて、サイドキャリア信号成分の周波数をダウンコンバートやアップコンバートを行う）、Ｎ個のサイドキャリア信号成分を同一周波数に変換する部材である。
Ｎ個のバンドパスフィルタ２６はＲＦミキサ２５により同一周波数に変換されたＮ個のサイドキャリア信号に含まれている高調波成分をカットして、所望の周波数成分を同一周波数のビート信号として透過させる部材である。
【００１９】
次に動作について説明する。
まず、基準光源１は、単一周波数の光を発生する。
２分岐光スプリッタ２は、基準光源１が光を発生すると、その光を信号光と局発光に２分岐する。
Ｎ分岐光スプリッタ３は、２分岐光スプリッタ２により分岐された信号光を受けると、その信号光をＮ本の信号光に分岐する。
これにより、Ｎ本の信号光が光周波数シフター４に入力され、局発光がコリメータ７に入力される。
【００２０】
Ｎ個の光周波数シフター４は、Ｎ分岐光スプリッタ３により分岐された信号光を入力すると、後述する位相制御回路１３から出力される位相制御信号にしたがって、Ｎ本の信号光の周波数を調整（周波数シフト）する。
Ｎ個の光位相変調器５は、光周波数シフター４から周波数調整後の信号光を受けると、後述する周波数弁別回路１０から出力される周波数が異なるＮ個のディザリング信号を用いて、周波数調整後の信号光の位相を変調する。
【００２１】
Ｎ個のコリメータ６は、光位相変調器５により位相変調されたＮ本の信号光を受けると、Ｎ本の信号光を平行光にして空間に出力する。
コリメータ７は、２分岐光スプリッタ２により２分岐された局発光を受けると、その局発光を平行光にして空間に出力する。
ビームスプリッタ８は、コリメータ６により空間に出力されたＮ本の信号光を出力光として外部に出力する。
また、ビームスプリッタ８は、Ｎ本の信号光とコリメータ７により空間に出力された局発光を合波して、その合波光を受信機９に出力する。
【００２２】
受信機９は、ビームスプリッタ８から出力された合波光を受信し、その受信信号を出力する。
ここで、図３は受信機９の受信信号のスペクトルイメージを示す説明図である。
受信信号には、光周波数シフター４により周波数シフトされた周波数ｆａｏｍのキャリア信号が含まれている。
また、受信信号には、周波数ｆａｏｍから各々のディザリング信号の周波数だけ離れている周波数を有するＮ個のサイドキャリア信号が含まれている。
【００２３】
周波数弁別回路１０は、受信機９の受信信号を入力すると、その受信信号からＮ本の信号光に対応する同一周波数のビート信号を分離して、Ｎ個の同一周波数のビート信号を位相誤差検出回路１２に出力する。
以下、周波数弁別回路１０の処理内容を具体的に説明する。
【００２４】
周波数弁別回路１０のハイパスフィルタ２１は、受信機９の受信信号を入力すると、その受信信号に含まれているキャリア信号成分をカットして、その受信信号からＮ個のサイドキャリア信号成分を抽出する。
即ち、ハイパスフィルタ２１は、図３に示すように、受信信号に含まれている周波数ｆａｏｍのキャリア信号をカットして、そのキャリア信号が含まれていない受信信号をＮ分岐ＲＦスプリッタ２２に出力する。
Ｎ分岐ＲＦスプリッタ２２は、ハイパスフィルタ２１を通過してきた受信信号を受けると、その受信信号（サイドキャリア信号成分）をＮ個に分岐してＲＦミキサ２５に出力する。
【００２５】
一方、周波数弁別回路１０におけるＮ個のディザリング信号源２３は、周波数が異なるＮ個のディザリング信号を発生する。
Ｎ個の２分岐スプリッタ２４は、ディザリング信号源２３がＮ個のディザリング信号を発生すると、Ｎ個のディザリング信号を２分岐して、Ｎ個のディザリング信号を光位相変調器５及びＲＦミキサ２５に出力する。
【００２６】
Ｎ個のＲＦミキサ２５は、Ｎ分岐ＲＦスプリッタ２２からＮ個のサイドキャリア信号成分を受けて、２分岐スプリッタ２４からＮ個のディザリング信号を受けると、対応しているサイドキャリア信号成分とディザリング信号をそれぞれミキシングして、Ｎ個のサイドキャリア信号成分を同一周波数に変換する。
即ち、Ｎ個のＲＦミキサ２５は、図３に示しているＮ個のサイドキャリア信号の周波数（ｆａｏｍ＋ｆ１，ｆａｏｍ＋ｆ２，・・・，ｆａｏｍ＋ｆＮ）をキャリア信号の周波数ｆａｏｍと同じ周波数に変換する。
【００２７】
Ｎ個のバンドパスフィルタ２６は、ＲＦミキサ２５により同一周波数に変換されたＮ個のサイドキャリア信号に含まれている高調波成分をカットし、所望の周波数成分を同一周波数のビート信号（周波数ｆａｏｍのビート信号）として位相誤差検出回路１２に出力する。
【００２８】
基準ＲＦ信号源１１は、基準ＲＦ信号を発生する。
Ｎ個の位相誤差検出回路１２は、周波数弁別回路１０からＮ個の同一周波数のビート信号を受けると、Ｎ個の同一周波数のビート信号と基準ＲＦ信号源１１から発生された基準ＲＦ信号との信号強度を比較することで、Ｎ個の同一周波数のビート信号と基準ＲＦ信号の位相誤差を検出する。
例えば、ビート信号の信号強度と、基準ＲＦ信号の信号強度との差分をビート信号と基準ＲＦ信号の位相誤差として検出する。
Ｎ個の位相誤差検出回路１２は、Ｎ個の同一周波数のビート信号と基準ＲＦ信号の位相誤差を検出すると、その位相誤差を示す位相誤差信号を位相制御回路１３に出力する。
【００２９】
Ｎ個の位相制御回路１３は、位相誤差検出回路１２から位相誤差信号を受けると、その位相誤差信号が示す位相誤差を補償するため、その位相誤差に応じて、光周波数シフター４における周波数の調整量を示す位相制御信号を生成する。
例えば、ビート信号の位相が基準ＲＦ信号の位相より進んでいれば、進んでいる分だけ、そのビート信号の位相を遅らせる位相制御信号を生成し、ビート信号の位相が基準ＲＦ信号の位相より遅れていれば、遅れている分だけ、そのビート信号の位相を進める位相制御信号を生成する。
Ｎ個の位相制御回路１３は、光周波数シフター４における周波数の調整量を示す位相制御信号を生成すると、その位相制御信号を光周波数シフター４に出力する。
これにより、Ｎ個の光周波数シフター４でＮ本の信号光の周波数が調整されて、位相同期が確立される。
【００３０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、Ｎ分岐光スプリッタ３により分岐されたＮ本の信号光の周波数を調整する光周波数シフター４と、周波数が異なるＮ個のディザリング信号を用いて、Ｎ本の信号光の位相を変調する光位相変調器５と、光位相変調器５により位相が変調されたＮ本の信号光を空間に出力するコリメータ６と、２分岐光スプリッタ２により分岐された局発光を空間に出力するコリメータ７と、コリメータ６から出力されたＮ本の信号光とコリメータ７から出力された局発光を合波するビームスプリッタ８と、ビームスプリッタ８により合波された光を受信する受信機９と、受信機９の受信信号からＮ本の信号光に対応する同一周波数のビート信号を分離する周波数弁別回路１０とを設け、位相誤差検出回路１２が、周波数弁別回路１０により分離された各ビート信号と基準ＲＦ信号の位相誤差を検出し、位相制御回路１３が、その位相誤差に応じて光周波数シフター４における周波数の調整量を制御して、その位相誤差を補償するように構成したので、出力光の数と同数の受信機を実装することなく、安定な位相同期を実現することができる小型の光位相同期レーザが得られる効果を奏する。
【００３１】
また、この実施の形態１によれば、光周波数シフター４が、位相制御回路１３から出力された位相制御信号にしたがって、Ｎ分岐光スプリッタ３により分岐されたＮ本の信号光の周波数を調整し、光位相変調器５が、周波数弁別回路１０から出力された周波数が異なるＮ個のディザリング信号を用いて、Ｎ本の信号光の位相を変調するように構成したので、ダイナミックレンジに制限がない安定な位相同期を確立することができる効果を奏する。即ち、従来例のように、移相器を用いて、位相誤差を補償する場合、変更可能な位相量に限界があるが、光周波数制御によって位相誤差を補償する場合、そのような限界がないため、安定的に位相同期の確立を図ることができる。
【００３２】
なお、この実施の形態１では、周波数弁別回路１０がＲＦミキサ２５を搭載し、Ｎ個のディザリング信号を用いて、Ｎ個のサイドキャリア信号成分を同一周波数に変換するものを示したが、Ｎ個のサイドキャリア信号成分を同一周波数に変換することができればよく、周波数弁別回路１０がＲＦミキサ２５を搭載しているものに限るものではない。
このため、周波数弁別回路１０が、例えば、Ｎ個のサイドキャリア信号成分の強度変調を行う光強度変調器や、Ｎ個のサイドキャリア信号成分を分周する分周器などを搭載するようにしてもよい。
【００３３】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による光位相同期レーザを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
Ｎ個の強度変調印加回路１４は周波数弁別回路１０から出力されたディザリング信号を用いて、位相制御回路１３から出力された位相制御信号を強度変調する回路である。
なお、光周波数シフター４及び強度変調印加回路１４から信号光調整手段が構成されている。
【００３４】
上記実施の形態１では、Ｎ個の光位相変調器５が、周波数弁別回路１０から出力されたＮ個のディザリング信号を用いて、周波数調整後の信号光の位相を変調するものを示したが、この実施の形態２では、Ｎ個の強度変調印加回路１４が、周波数弁別回路１０から出力されたディザリング信号を用いて、位相制御回路１３から出力された位相制御信号を強度変調し、Ｎ個の光周波数シフター４が、強度変調後の位相制御信号にしたがってＮ本の信号光の周波数を調整するようにしている点で相違している。
【００３５】
即ち、この実施の形態２では、Ｎ個の強度変調印加回路１４が、周波数弁別回路１０から出力されたディザリング信号を位相制御信号に印加することで、光周波数シフター４に印加する位相制御信号（ＲＦ信号）のレベルを変えているが、光周波数シフター４では、印加するＲＦ信号のレベルによって挿入損失が変化する。
このため、印加するＲＦ信号レベルを小さく変化させることで、光周波数シフター４の出力信号の強度が変調される。
したがって、この実施の形態２では、図１の光位相変調器５を搭載する必要がなくなり、小型化や簡素化が可能になる。
【００３６】
なお、Ｎ個の強度変調印加回路１４が、強度変調した位相制御信号を光周波数シフター４に印加することで、受信機９の受信信号には、図３の場合と同様に、キャリア信号と、強度変調周波数だけ離れているサイドキャリア信号とが含まれる。
したがって、周波数弁別回路１０、位相誤差検出回路１２及び位相制御回路１３の処理内容は、上記実施の形態１と同様になる。
【００３７】
この実施の形態２では、ディザリング信号を用いて、位相制御信号を強度変調する強度変調印加回路１４を用いるものを示したが、この方式に限るものではなく、例えば、Ｎ個の位相制御信号に対して異なる強度変調を与えられることが可能な光強度変調器を用いるようにしてもよい。
【００３８】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、信号光の本数がＮ本である例を示したが、信号光の本数がさらに増加するような場合には（例えば、Ｎ＞１０の場合）、１個の受信機９が信号光と局発光の合波光を受信して位相同期を確立する構成では、位相同期の確立が不安定になる場合がある。
そこで、この実施の形態３では、信号光の本数がさらに増加しても、安定な位相同期を実現するため、例えば、Ｎ＝１００であるような場合には、信号光をｎ本（例えば、１０本）毎にサブアレイ化して、信号光のサブアレイ数と同数（例えば、Ｎ／ｎ＝１００／１０＝１０個）の受信機５０を実装するようにしている。
この場合、上記実施の形態１，２より受信機の台数が増えるが、信号光の数より少ないサブアレイ数だけ実装すればよいため、従来例より、受信機の台数を削減することができる。
【００３９】
図５はこの発明の実施の形態２による光位相同期レーザを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
２分岐光スプリッタ３１は例えば２分岐光スプリッタ２と光ファイバで接続されており、２分岐光スプリッタ２により２分岐された局発光を２分岐する光学部材である。
Ｎ／ｎ分岐光スプリッタ３２は例えば２分岐光スプリッタ３１と光ファイバで接続されており、２分岐光スプリッタ３１により２分岐された一方の局発光をＮ／ｎ本の局発光に分岐する光学部材である。
なお、２分岐光スプリッタ３１及びＮ／ｎ分岐光スプリッタ３２から局発光分岐手段が構成されている。
【００４０】
Ｎ／ｎ個の光周波数シフター３３は例えばＮ／ｎ分岐光スプリッタ３２と光ファイバで接続されており、局発光用位相制御回路４３の制御の下で、Ｎ／ｎ分岐光スプリッタ３２により分岐されたＮ／ｎ本の局発光の周波数を調整する光学部材である。
Ｎ／ｎ個の光位相変調器３４は例えば光周波数シフター３３と光ファイバで接続されており、周波数弁別回路４０から出力されたディザリング信号を用いて、Ｎ／ｎ本の局発光の位相を変調する光学部材である。
なお、光周波数シフター３３及び光位相変調器３４から局発光調整手段が構成されている。
【００４１】
Ｎ／ｎ個のコリメータ３５は例えば光位相変調器３４と光ファイバで接続されており、光位相変調器３４から出力されたＮ／ｎ本の局発光を平行光にして空間に出力する光学部材である。なお、コリメータ３５は局発光出力手段を構成している。
局発光分離用ハーフミラー３６はコリメータ３５により空間に出力されたＮ／ｎ本の局発光の一部をビームスプリッタ８側に反射し、残りの局発光をハーフミラー３８側に透過させる光学部材である。
コリメータ３７は例えば２分岐光スプリッタ３１と光ファイバで接続されており、２分岐光スプリッタ３１により２分岐された局発光を平行光にして空間に出力する光学部材である。
【００４２】
ハーフミラー３８は局発光分離用ハーフミラー３６を透過してきたＮ／ｎ本の局発光とコリメータ３７により空間に出力された局発光を合波する光学部材である。
なお、局発光分離用ハーフミラー３６、コリメータ３７及びハーフミラー３８から局発光合波手段が構成されている。
局発光受信機３９はハーフミラー３８により合波された局発光を受信し、その受信信号を出力する単一の機器である。
【００４３】
周波数弁別回路４０は局発光受信機３９の受信信号からＮ／ｎ本の局発光に対応する同一周波数ビート信号を分離する回路である。
即ち、周波数弁別回路４０は周波数が異なるＮ／ｎ個のディザリング信号を発生する信号源を備えており、その信号源から発生されたＮ／ｎ個のディザリング信号を光位相変調器３４に出力するとともに、Ｎ／ｎ個のディザリング信号を用いて、局発光受信機３９の受信信号からＮ／ｎ本の局発光に対応する同一周波数のビート信号を分離する。
なお、周波数弁別回路４０は局発光分離手段を構成している。
【００４４】
局発光用基準ＲＦ信号源４１は局発光用基準ＲＦ信号を発生する信号源である。
Ｎ／ｎ個の局発光用位相誤差検出回路４２は周波数弁別回路４０により分離されたＮ／ｎ個の同一周波数のビート信号と局発光用基準ＲＦ信号源４１から発生された局発光用基準ＲＦ信号との信号強度を比較することで、Ｎ／ｎ個の同一周波数のビート信号と局発光用基準ＲＦ信号の位相誤差を検出し、その位相誤差を示す位相誤差信号を出力する回路である。
Ｎ／ｎ個の局発光用位相制御回路４３は局発光用位相誤差検出回路４２から出力された位相誤差信号にしたがって光周波数シフター３３における周波数の調整量を制御し、その位相誤差を補償する回路である。
なお、局発光用基準ＲＦ信号源４１、局発光用位相誤差検出回路４２及び局発光用位相制御回路４３から局発光位相誤差補償手段が構成されている。
【００４５】
受信機５０は図１の受信機９と同様の受信機であるが、信号光がｎ本毎にサブアレイ化されているので、信号光のサブアレイ数と同数のＮ／ｎ個だけ用意されている。
周波数弁別回路５１は図１の周波数弁別回路１０と同様の回路であるが、信号光がｎ本毎にサブアレイ化されているので、信号光のサブアレイ数と同数のＮ／ｎ個だけ用意されている。
なお、周波数弁別回路５１は信号分離手段を構成している。
【００４６】
次に動作について説明する。
まず、基準光源１は、単一周波数の光を発生する。
２分岐光スプリッタ２は、基準光源１が光を発生すると、その光を信号光と局発光に２分岐する。
Ｎ分岐光スプリッタ３は、２分岐光スプリッタ２により分岐された信号光を受けると、その信号光をＮ本の信号光に分岐する。
これにより、Ｎ本の信号光が光周波数シフター４に入力される。
【００４７】
２分岐光スプリッタ３１は、２分岐光スプリッタ２により分岐された局発光を受けると、その局発光を２分岐する。
Ｎ／ｎ分岐光スプリッタ３２は、２分岐光スプリッタ３１により分岐された局発光を受けると、その局発光をＮ／ｎ本の局発光に分岐する。
これにより、Ｎ／ｎ本の局発光が光周波数シフター３３に入力され、局発光がコリメータ３７に入力される。
【００４８】
Ｎ個の光周波数シフター４は、Ｎ分岐光スプリッタ３により分岐された信号光を入力すると、上記実施の形態１と同様に、位相制御回路１３から出力される位相制御信号にしたがって、Ｎ本の信号光の周波数を調整する。
Ｎ個の光位相変調器５は、光周波数シフター４から周波数調整後の信号光を受けると、上記実施の形態１と同様に、周波数弁別回路５１から出力される周波数が異なるＮ個のディザリング信号を用いて、周波数調整後の信号光の位相を変調する。
Ｎ個のコリメータ６は、光位相変調器５により位相変調されたＮ本の信号光を受けると、上記実施の形態１と同様に、Ｎ本の信号光を平行光にして空間に出力する。
【００４９】
Ｎ／ｎ個の光周波数シフター３３は、Ｎ／ｎ分岐光スプリッタ３２により分岐された局発光を入力すると、局発光用位相制御回路４３から出力される位相制御信号にしたがって、Ｎ／ｎ本の局発光の周波数を調整する。
なお、光周波数シフター３３は、局発光の周波数を調整するものであって、信号光の周波数を調整するものではないが、周波数の調整処理自体は、光周波数シフター４と同様である。
【００５０】
Ｎ／ｎ個の光位相変調器３４は、光周波数シフター３３から周波数調整後の局発光を受けると、周波数弁別回路４０から出力される周波数が異なるＮ個のディザリング信号を用いて、周波数調整後の局発光の位相を変調する。
なお、光位相変調器３４は、局発光の位相を変調するものであって、信号光の位相を変調するものではないが、位相の変調処理自体は、光位相変調器５と同様である。
【００５１】
Ｎ／ｎ個のコリメータ３５は、光位相変調器３４により位相変調されたＮ／ｎ本の局発光を受けると、Ｎ／ｎ本の局発光を平行光にして空間に出力する。
局発光分離用ハーフミラー３６は、コリメータ３５により空間に出力されたＮ／ｎ本の局発光の一部をビームスプリッタ８側に反射し、残りの局発光をハーフミラー３８側に透過させる。
【００５２】
コリメータ３７は、２分岐光スプリッタ３１により２分岐された局発光を受けると、その局発光を平行光にして空間に出力する。
ハーフミラー３８は、局発光分離用ハーフミラー３６を透過してきたＮ／ｎ本の局発光とコリメータ３７により空間に出力された局発光を合波して、その合波光を局発光受信機３９に出力する。
【００５３】
局発光受信機３９は、ハーフミラー３８から出力された合波光を受信し、その受信信号を出力する。
局発光受信機３９の受信信号には、光周波数シフター３３により周波数シフトされた周波数ｆａｏｍ２のキャリア信号が含まれている。
また、受信信号には、周波数ｆａｏｍ２から各々のディザリング信号の周波数だけ離れている周波数を有するＮ個のサイドキャリア信号が含まれている。
【００５４】
周波数弁別回路４０は、局発光受信機３９の受信信号を入力すると、その受信信号からＮ／ｎ本の局発光に対応する同一周波数のビート信号を分離して、Ｎ／ｎ個の同一周波数のビート信号（例えば、周波数ｆａｏｍ２のビート信号）を局発光用位相誤差検出回路４２に出力する。
周波数弁別回路４０の内部構成は、図１の周波数弁別回路１０と同様であり、ハイパスフィルタ２１、Ｎ分岐ＲＦスプリッタ２２、ディザリング信号源２３、２分岐スプリッタ２４、ＲＦミキサ２５及びバンドパスフィルタ２６から構成されている（図２を参照）。
ただし、周波数弁別回路４０の場合、Ｎ／ｎ個のディザリング信号を使用するので、ディザリング信号源２３、２分岐スプリッタ２４、ＲＦミキサ２５及びバンドパスフィルタ２６の台数が、それぞれＮ／ｎ個である。
【００５５】
局発光用基準ＲＦ信号源４１は、局発光用基準ＲＦ信号を発生する。
Ｎ／ｎ個の局発光用位相誤差検出回路４２は、周波数弁別回路４０からＮ／ｎ個の同一周波数のビート信号を受けると、Ｎ／ｎ個の同一周波数のビート信号と局発光用基準ＲＦ信号源４１から発生された局発光用基準ＲＦ信号との信号強度を比較することで、Ｎ／ｎ個の同一周波数のビート信号と局発光用基準ＲＦ信号の位相誤差を検出する。
例えば、ビート信号の信号強度と、局発光用基準ＲＦ信号の信号強度との差分をビート信号と局発光用基準ＲＦ信号の位相誤差として検出する。
Ｎ／ｎ個の局発光用位相誤差検出回路４２は、Ｎ／ｎ個の同一周波数のビート信号と局発光用基準ＲＦ信号の位相誤差を検出すると、その位相誤差を示す位相誤差信号を局発光用位相制御回路４３に出力する。
【００５６】
Ｎ／ｎ個の局発光用位相制御回路４３は、局発光用位相誤差検出回路４２から位相誤差信号を受けると、その位相誤差信号が示す位相誤差を補償するため、その位相誤差に応じて、光周波数シフター３３における周波数の調整量を示す位相制御信号を生成する。
例えば、ビート信号の位相が局発光用基準ＲＦ信号の位相より進んでいれば、進んでいる分だけ、そのビート信号の位相を遅らせる位相制御信号を生成し、ビート信号の位相が局発光用基準ＲＦ信号の位相より遅れていれば、遅れている分だけ、そのビート信号の位相を進める位相制御信号を生成する。
Ｎ／ｎ個の局発光用位相制御回路４３は、光周波数シフター３３における周波数の調整量を示す位相制御信号を生成すると、その位相制御信号を光周波数シフター３３に出力する。
なお、局発光用位相制御回路４３が光周波数シフター３３に与える周波数の調整量は、位相制御回路１３が光周波数シフター４に与える周波数の調整量と異なる。
これにより、Ｎ／ｎ個の光周波数シフター３３でＮ／ｎ本の局発光の周波数が調整されて、局発光アレイ間の位相同期が確立される。
【００５７】
ビームスプリッタ８は、コリメータ６により空間に出力されたＮ本の信号光を出力光として外部に出力する。
また、ビームスプリッタ８は、Ｎ本の信号光と局発光分離用ハーフミラー３６により反射されたＮ／ｎ本の局発光を合波して、その合波光を受信機５０に出力する。
【００５８】
Ｎ／ｎ個の受信機５０は、ビームスプリッタ８から出力された合波光を受信し、その受信信号を出力する。
受信機５０は、図１の受信機９と異なり、ｎ本毎にサブアレイ化されている信号光と局発光を含む合波光を受信するため、Ｎ／ｎ個実装されている。
Ｎ／ｎ個の受信機５０の受信信号には、光周波数シフター４により周波数シフトされた周波数ｆａｏｍ１のキャリア信号が含まれており、また、周波数ｆａｏｍ１から各々のディザリング信号の周波数だけ離れている周波数を有するＮ個のサイドキャリア信号が含まれている。
【００５９】
Ｎ／ｎ個の周波数弁別回路４０は、受信機５０の受信信号を入力すると、その受信信号からＮ本の信号光に対応する同一周波数のビート信号を分離して、Ｎ個の同一周波数のビート信号（例えば、周波数ｆａｏｍ１のビート信号）を位相誤差検出回路１２に出力する。
周波数弁別回路４０は、信号光がｎ本毎にサブアレイ化されているため、Ｎ／ｎ個実装されているが、個々の内部構成は、図１の周波数弁別回路１０と同様であり、ハイパスフィルタ２１、Ｎ分岐ＲＦスプリッタ２２、ディザリング信号源２３、２分岐スプリッタ２４、ＲＦミキサ２５及びバンドパスフィルタ２６から構成されている（図２を参照）。
【００６０】
基準ＲＦ信号源１１は、上記実施の形態１と同様に、基準ＲＦ信号を発生する。
Ｎ個の位相誤差検出回路１２は、周波数弁別回路４０からＮ個の同一周波数のビート信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、Ｎ個の同一周波数のビート信号と基準ＲＦ信号源１１から発生された基準ＲＦ信号との信号強度を比較することで、Ｎ個の同一周波数のビート信号と基準ＲＦ信号の位相誤差を検出する。
Ｎ個の位相誤差検出回路１２は、Ｎ個の同一周波数のビート信号と基準ＲＦ信号の位相誤差を検出すると、その位相誤差を示す位相誤差信号を位相制御回路１３に出力する。
【００６１】
Ｎ個の位相制御回路１３は、位相誤差検出回路１２から位相誤差信号を受けると、上記実施の形態１と同様に、その位相誤差信号が示す位相誤差を補償するため、その位相誤差に応じて、光周波数シフター４における周波数の調整量を示す位相制御信号を生成する。
Ｎ個の位相制御回路１３は、光周波数シフター４における周波数の調整量を示す位相制御信号を生成すると、上記実施の形態１と同様に、その位相制御信号を光周波数シフター４に出力する。
これにより、Ｎ個の光周波数シフター４でＮ本の信号光の周波数が調整されて、位相同期が確立される。
【００６２】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、信号光の本数が増加して、単一の受信機を実装するだけでは、安定な位相同期を実現することが困難な場合でも、若干の台数の増加だけで、安定な位相同期を実現することができる効果を奏する。
なお、信号光のサブアレイ間の回路構成などは同一でよいため、スケーラブルな拡張が可能である。
【００６３】
なお、この実施の形態３では、Ｎ個の光位相変調器５が、周波数弁別回路５１から出力されたＮ個のディザリング信号を用いて、周波数調整後の信号光の位相を変調するものを示したが、上記実施の形態２と同様に、Ｎ個の光位相変調器５の代わりに、Ｎ個の強度変調印加回路１４を実装し、Ｎ個の強度変調印加回路１４が、周波数弁別回路５０から出力されたディザリング信号を用いて、位相制御回路１３から出力された位相制御信号を強度変調し、Ｎ個の光周波数シフター４が、強度変調後の位相制御信号にしたがってＮ本の信号光の周波数を調整するようにしてもよい。
【００６４】
また、この実施の形態３では、Ｎ／ｎ個の光位相変調器３４が、周波数弁別回路４０から出力されたＮ／ｎ個のディザリング信号を用いて、周波数調整後の局発光の位相を変調するものを示したが、Ｎ／ｎ個の光位相変調器３４の代わりに、Ｎ／ｎ個の強度変調印加回路を実装し、Ｎ／ｎ個の強度変調印加回路が、周波数弁別回路４０から出力されたディザリング信号を用いて、局発光用位相制御回路４３から出力された位相制御信号を強度変調し、Ｎ／ｎ個の光周波数シフター３３が、強度変調後の位相制御信号にしたがってＮ／ｎ本の局発光の周波数を調整するようにしてもよい。
【００６５】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、信号光がＣＷ光であるものを想定しているが、信号光をパルス化して、光パルスを用いるようにしてもよい。
図６はこの発明の実施の形態４による光位相同期レーザを示す構成図である。
図６の例では、２分岐光スプリッタ２とＮ分岐光スプリッタ３の間に、信号光をパルス化して、光パルスを出力するパルス変調器６０（パルス化手段）を挿入している。
この場合、局発光はパルス化されず、ＣＷ光が入力される。
信号光がパルス化されることで、受信機５０の受信信号も同様にパルス化された同一周波数のビート信号になる。
【００６６】
この実施の形態４では、パルス化手段として、パルス変調器６０を用いる例を示したが、パルス変調器６０に限るものではなく、例えば、光周波数シフター４に入力されるＲＦ信号をＯＮ／ＯＦＦすることで、信号光をパルス化するようにしてもよい。
【００６７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  基準光源、２  ２分岐光スプリッタ（光分岐手段）、３  Ｎ分岐光スプリッタ（光分岐手段）、４  光周波数シフター（信号光調整手段）、５  光位相変調器（信号光調整手段）、６  コリメータ（信号光出力手段）、７  コリメータ（光合波手段）、８  ビームスプリッタ（光合波手段）、９  受信機、１０  周波数弁別回路（信号分離手段）、１１  基準ＲＦ信号源（位相誤差補償手段）、１２  位相誤差検出回路（位相誤差補償手段）、１３  位相制御回路（位相誤差補償手段）、１４  強度変調印加回路（信号光調整手段）、２１  ハイパスフィルタ、２２  Ｎ分岐ＲＦスプリッタ、２３  ディザリング信号源、２４  ２分岐スプリッタ、２５  ＲＦミキサ、２６  バンドパスフィルタ、３１  ２分岐光スプリッタ（局発光分岐手段）、３２  Ｎ／ｎ分岐光スプリッタ（局発光分岐手段）、３３  光周波数シフター（局発光調整手段）、３４  光位相変調器（局発光調整手段）、３５  コリメータ（局発光出力手段）、３６  局発光分離用ハーフミラー（局発光合波手段）、３７  コリメータ（局発光合波手段）、３８  ハーフミラー（局発光合波手段）、３９  局発光受信機、４０  周波数弁別回路（局発光分離手段）、４１  局発光用基準ＲＦ信号源（局発光位相誤差補償手段）、４２  局発光用位相誤差検出回路（局発光位相誤差補償手段）、４３  局発光用位相制御回路（局発光位相誤差補償手段）、５０  受信機、５１  周波数弁別回路（信号分離手段）、６０  パルス変調器（パルス化手段）。
【図１】
2013197280.tif 000003
【図２】
2013197280.tif 000004
【図３】
2013197280.tif 000005
【図４】
2013197280.tif 000006
【図５】
2013197280.tif 000007
【図６】
2013197280.tif 000008