(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振モードが掃引可能な光共振器に第１の周波数を有する被測定光と第２の周波数を有する被測定光とを合波した合波光を入射し、前記光共振器からの透過光を受光器で検出して前記共振モードを掃引したときの前記第１の周波数を有する被測定光が共振する掃引位置（Ａ１，Ａ２，Ａ３）と前記第２の周波数を有する被測定光が共振する掃引位置（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）とを求めるときに、前記透過光が前記第１の周波数を有する被測定光の透過光か前記第２の周波数を有する被測定光の透過光かを判別する信号判別方法であって、
前記第１の周波数を有する被測定光と前記第２の周波数を有する被測定光の内少なくとも一方の被測定光の周波数、位相および強度の内少なくとも一つを変調することによって前記透過光が前記第１の周波数を有する被測定光の透過光か前記第２の周波数を有する被測定光の透過光かを判別する信号判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、光計測の分野で利用される周波数測定方法に係り、特に多波長のレーザー光の発振周波数を高確度に測定する周波数測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信において、周波数の異なる複数の信号光を重畳させ、１本の光ファイバーに伝送させる波長多重通信（WDM:Wavelength Division Multiplexing）が開発されている。それぞれのチャネルのキャリア周波数は（ITU:International Telecommunication Unit）から勧告されており、それらは193.1THzを基準周波数として、そこから100GHzの整数倍離れた位置に配置されている。また、キャリア周波数の周波数確度は1GHz以下が要求されている。それぞれのキャリア周波数は、上記の条件を満たすように設定されているが、光源の劣化、周囲条件の変化等により、設定値からずれる恐れがあり、従って、全てのキャリア周波数を常に監視する必要がある。
【０００３】
高速に全てのキャリア周波数を測定する方法として、共振周波数を掃引した光共振器を用いる方法が提案された。図５にこの方法の構成を示した。光共振器の透過スペクトルは、鋭いLorentzianの透過域が等間隔に並んだ形状をしており、透過のピーク周波数（共振周波数）と間隔（FSR ：フリースペクトルレンジ）は共振器長と共振器内部の屈折率で決定される。レーザー光を光共振器に入射し、その透過光量を観測する場合、共振周波数をフリースペクトルレンジ以上の範囲で掃引すれば、共振周波数とレーザー光周波数が一致したときに出射光が観測される。複数の光源からのレーザー光を多重化して入射した場合は、それぞれのレーザー光周波数に依存したときに出射光が観測される。従って、それぞれの出射光とそのときの共振周波数とからそれぞれの光源間の差周波数を精度良く見積もることができる。
【０００４】
以下に光源が２つの場合について説明する。
２つのレーザー光源Ａ，Ｂからのレーザー光を合波後に、共振周波数を鋸歯状に掃引させた光共振器に入射したとする。掃引範囲は光共振器のフリースペクトルレンジよりも十分広いとする。この状態で光共振器の透過光量を受光器で観測する。光共振器の共振モードの共振周波数（Ｒi ）と光源Ａ、Ｂの発振周波数（νA 、νB ）の関係が、図６に示した状態にあり共振周波数が低周波側に掃引されているとする。この場合、掃引により、Ｒ0 、Ｒ1 がνA と一致するときに光共振器からパルス光が出射される。同様に、Ｒn 、Ｒn+1 がνB と一致するときにもパルス光が出射される。Ｒn は、Ｒ0 に対して、高周波数側にｎ番目の共振モードの共振周波数を示している。光共振器の共振周波数が掃引信号発生器の出力電圧に比例して制御できるとすれば、掃引信号発生器の出力電圧を横軸に、受光器から出力された受光信号を縦軸にとると、図７に示したように、周期的なパルスを観測することができる。Ａ１、Ａ２、Ａ３は、光源Ａからのレーザー光のよる信号である。共振周波数の掃引幅がフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）よりも十分に広いため、１掃引内において複数の信号が観測される。同様に、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、光源Ｂからのレーザー光による信号である。Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２のパルスが出射された時刻での信号発生器の出力電圧をＶA1、ＶA2、ＶB1、ＶB2とすれば、νA 、νB は、
νB −νA ＝〔ｎ＋（ＶB1−ＶA1）／（ＶA2−ＶA1）〕・ＦＳＲ    （１）
と表わすことができる。従って、νA とνB の間にある共振モードの数ｎが既知であれば、ＶA1、ＶA2、ＶB1を測定することにより、簡単に光源Ａ，Ｂ間の差周波数を測定することが可能である。また、 nAが既知であれば、式（１）より、光源Ｂの絶対周波数を測定することが可能である。
上記では、光源が２つの場合について説明したが、光源が３つ以上の場合についても、同様の方法でそれぞれの周波数を求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の方法では、光源Ｂのレーザー光量の方が、光源Ａよりも強いということが予め分かっていたために、Ａ１，Ａ２，Ａ３が光源Ａの、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が光源Ｂからの信号と分かるが、強度が分かっていない場合は、どちらが光源Ａによる信号かを判別することは困難であった。また、それぞれの光源からの信号が重なった場合には、それぞれの信号を分離することは非常に困難である。
本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、受光信号の内のどの成分がどの被周波数測定光源のレーザー光によるものかを判別する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明の信号判別方法は、被周波数測定レーザー光の周波数、位相あるいは強度を変調させることによって、個々の被周波数測定レーザー光による受光信号に特徴を持たせ、個々の受光信号を判別できることを特徴としている。この特徴により、受光信号が重なった場合でも、それぞれの信号を分離することができる。
【０００７】
すなわち、本発明の信号判別方法は、共振モードが掃引可能な光共振器に第１の周波数を有する被測定光と第２の周波数を有する被測定光とを合波した合波光を入射し、前記光共振器からの透過光を受光器で検出して前記共振モードを掃引したときの前記第１の周波数を有する被測定光が共振する掃引位置（Ａ１，Ａ２，Ａ３）と前記第２の周波数を有する被測定光が共振する掃引位置（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）とを求めるときに、前記透過光が前記第１の周波数を有する被測定光の透過光か前記第２の周波数を有する被測定光の透過光かを判別する信号判別方法であって、前記第１の周波数を有する被測定光と前記第２の周波数を有する被測定光の内少なくとも一方の被測定光の周波数、位相および強度の内少なくとも一つを変調することとしている。
本発明の信号判別方法では、どの受光信号がどの被周波数測定光源のレーザー光によるものかを判別でき、さらに重なった受光信号や、接近した受光信号を分離して、それぞれの被周波数測定レーザー光の周波数を高精度に測定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる信号判別方法の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係る信号判別方法を行うための構成を示したものである。光源Ａ１と光源Ｂ２からのレーザー光を合波器４で合波して光共振器３に入射した。光共振器３は、光共振器内蔵ＰＺＴに電圧を印加して共振周波数を掃引した。光共振器３から出射されたレーザー光は受光器５で受光され受光信号に変換された。受光信号は解析器６に入力され、そこで両光源間の差周波数が見積もられた。この実施の形態では、解析器６から出力された掃引信号を光共振器内蔵ＰＺＴに入力することによって、光共振器３の共振周波数が掃引された。
【０００９】
光源Ａ１の周波数を変調振幅４００ＭＨｚ、変調周波数１００ｋＨｚで変調させた。変調時の受光信号の様子を図２に示した。従来の方法では一つのピークを持つ信号に過ぎなかったＡ１，Ａ２，Ａ３の受光信号が、王冠状に広がって観測された。変調を加えたのは光源Ａ１であるので、王冠状に広がったＡ１，Ａ２，Ａ３の信号が光源Ａ１による信号であると明確に判別することができた。また、王冠状信号の中心が光源Ａ１の信号位置、つまり、ＶA1、ＶA2、ＶA3となる。
【００１０】
次に、得られた受光信号から両光源間の差周波数を求める方法を示す。図２を見ると、掃引信号電圧が高くなるほど、つまりＰＺＴが伸びるほど、ピーク間隔が詰まってきていることが分かる。これはＰＺＴの伸縮距離が、印加電圧に対して非線型であるためである。そこで、図２からＰＺＴの非線型性を計算し、補正したものを図３に示した。また、ピーク間隔がフリースペクトルレンジに対応することから、横軸を周波数に換算した。
【００１１】
変調により王冠状に広がった信号の中心検出はコンピューターによって自動的に行われた。その手順を図４に示した。まず、図３の信号をピークサーチし、光源Ｂ２の信号位置を検出する。ピーク位置での信号値を０として光源Ｂ２の信号を除去する。変調振幅400MHzとして計算された王冠状信号との相関を計算する。相関信号のピーク位置を検出し、その位置を光源Ａ１の信号位置とする。
この作業により、光源Ａ１と光源Ｂ２の受光信号を判別し、それぞれの信号位置を精度良く検出することができた。得られた信号位置を式（１）に代入して光源Ａ１、光源Ｂ２の周波数差を見積もることができた。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係わる信号判別方法は、掃引信号によって共振周波数を掃引させた光共振器に、複数の被周波数測定光源からのレーザー光を入射し、光共振器を透過したレーザー光を受光器で受光し、受光器から出力された受光信号と、掃引信号との関係から被周波数測定光源の発振周波数を検出する系において、レーザー光の周波数、位相あるいは強度を変調させることによって、どの受光信号がどの被周波数測定レーザー光によるものかが明確に判別できた。
従って、本発明に係わる信号判別方法をＷＤＭ系に用いることにより、ＷＤＭ系の光源の発振周波数を、高確度、高分解能に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号判別方法を行うための測定系の一例を示す図である。
【図２】受光信号と掃引信号の関係を示す図である。
【図３】ＰＺＴの非線形性を補正した後の周波数と受光信号の関係を示す図である。
【図４】王冠状信号の中心を求める手順を示した図である。
【図５】光共振器を用いた周波数測定を説明するための図である。
【図６】光共振器を用いた周波数測定方法における被周波数測定レーザーの周波数と掃引中の共振モードの関係を示す図である。
【図７】従来の受光信号と掃引信号の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  周波数基準光源
２  被周波数測定光源
３  光共振器
４  合波器
５  受光器
６  解析器
【図１】
0004331387.tif 000002
【図２】
0004331387.tif 000003
【図３】
0004331387.tif 000004
【図４】
0004331387.tif 000005
【図５】
0004331387.tif 000006
【図６】
0004331387.tif 000007
【図７】
0004331387.tif 000008