(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長光の帯域が前記チャネル分波器及び前記チャネル合波器のフリースペクトルレンジ以上であることを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項２】
請求項１に記載の多波長光変調回路において、
前記群分波器及び前記群合波器は、前記多波長光が配置された帯域以上のフリースペクトルレンジを有し、
前記チャネル分波器及び前記チャネル合波器は、前記群分波器及び前記群合波器の波長が隣り合っているポート間の透過中心周波数差に相当するフリースペクトルレンジを有することを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項３】
複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長光は、チャネル周波数間隔Δｆで並んだｎ（ｎは任意の自然数）個の波長からなり、中心周波数間隔がΔνであり、かつｎ×Δｆ≦Δνの関係を満たすような複数の波長セットが周波数軸上に分布した光スペクトルを有し、
前記群分波器の出力ポート番号を透過周波数の順に定義した場合に、前記群分波器の隣り合う出力ポートの透過中心周波数差はΔνのｐ倍（ｐは任意の自然数）であり、
前記群合波器の入力ポート番号を透過周波数の順に定義した場合に、前記群合波器の隣り合う入力ポートの透過中心周波数差はΔνのｐ倍であることを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項４】
請求項３に記載の多波長光変調回路において、
前記群分波器および前記群合波器は、その入出力ポートの透過中心周波数が前記各波長セットの中心周波数と一致しており、前記波長セット単位に分波または合波することを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項５】
請求項４に記載の多波長光変調回路において、
前記多波長光は、中心周波数が互いに異なる複数の連続光を合波し所定の周期信号により強度変調および位相変調して得られた、前記各波長セットの中心周波数およびその側帯波からなることを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項６】
請求項４に記載の多波長光変調回路において、
前記多波長光は、中心周波数が互いに異なる複数の繰り返し短光パルスを合波した光であることを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項７】
複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、
前記群分波器および前記群合波器の少なくとも一方は、前記多波長光の光スペクトルのパワーレベル偏差を打ち消す透過特性を有することを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項８】
複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、
前記複数の光変調器の前段または後段に、利得制御により各波長のパワーレベルが一定になるように調節する複数の半導体光増幅器を備えたことを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項９】
複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、
前記複数の光変調器として複数の半導体光増幅器を用い、前記各半導体光増幅器は前記送信信号に重畳するバイアス電流の調節により各波長のパワーレベルが一定になるように制御することを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項１０】
複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記群分波器の前段に配置され、前記多波長光の偏波を保持しながらその光強度を増幅する偏波保持型光ファイバ増幅器と、
前記群合波器の後段に配置され、前記群合波器から出力される波長多重変調光の偏波に依存せずにその光強度を増幅する偏波無依存光ファイバ増幅器と、
前記群合波器の後段に配置され、前記群合波器から出力される波長多重変調光または前記偏波無依存光ファイバ増幅器により増幅された波長多重変調光を偏波に依存せずにその光レベルを均一にする偏波無依存利得等化器と
を備えたことを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項１１】
自然放出光を入力して前記自然放出光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記自然放出光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置することを特徴とする多波長光変調回路。
【請求項１２】
複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、
前記多波長光変調回路は、
前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長光の帯域が前記チャネル分波器及び前記チャネル合波器のフリースペクトルレンジ以上であることを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の波長多重光信号送信装置において、
前記群分波器及び前記群合波器は、前記多波長一括発生光源から出力される前記多波長光が配置された帯域以上のフリースペクトルレンジを有し、
前記チャネル分波器及び前記チャネル合波器は、前記群分波器及び前記群合波器の波長が隣り合っているポート間の透過中心周波数差に相当するフリースペクトルレンジを有することを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項１４】
複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、
前記多波長光変調回路は、
前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長一括発生光源は、チャネル周波数間隔Δｆで並んだｎ（ｎは任意の自然数）個の波長からなり、中心周波数間隔がΔνであり、ｎ×Δｆ≦Δνの関係を満たす複数の波長セットが周波数軸上に分布した光スペクトルを有する多波長光を発生し、
前記群分波器の出力ポート番号を透過周波数の順に定義した場合に、前記群分波器の隣り合う出力ポートの透過中心周波数差はΔνのｐ（ｐは任意の自然数）倍であり、
前記群合波器の入力ポート番号を透過周波数の順に定義した場合に、前記群合波器の隣り合う入力ポートの透過中心周波数差はΔνのｐ倍であることを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の波長多重光信号送信装置において、
前記群分波器および前記群合波器は、その入出力ポートの透過中心周波数が前記各波長セットの中心周波数と一致しており、前記波長セット単位に分波または合波する
ことを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の波長多重光信号送信装置において、
前記多波長一括発生光源は、
中心周波数が互いに異なる複数の連続光を合波して出力する光発生部と、
前記光発生部からの出力光を所定の周期信号で強度変調および位相変調し、前記各波長セットの中心周波数およびその側帯波からなる多波長光を発生させる多波長化変調部と
を備えることを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の波長多重光信号送信装置において、
前記多波長一括発生光源は、中心周波数が互いに異なる複数の繰り返し短光パルスを出力する複数の繰り返しパルス光源と、
前記複数の繰り返し短光パルスを合波する合波器と
を備えることを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項１８】
複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、
前記多波長光変調回路は、
前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長一括発生光源から出力される前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、
前記群分波器および前記群合波器の少なくとも一方は、前記多波長光の光スペクトルのパワーレベル偏差を打ち消す透過特性を有することを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項１９】
複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、
前記多波長光変調回路は、
前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長一括発生光源から出力される前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、
前記複数の光変調器の前段または後段に、利得制御により各波長のパワーレベルが一定になるように調節する複数の半導体光増幅器を備えたことを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項２０】
複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、
前記多波長光変調回路は、
前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長一括発生光源から出力される前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、
前記複数の光変調器として複数の半導体光増幅器を用い、前記各半導体光増幅器は前記送信信号に重畳するバイアス電流の調節により各波長のパワーレベルが一定になるように制御することを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項２１】
複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、
前記多波長光変調回路は、
前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、
前記多波長一括発生光源と前記群分波器との間に配置され、前記多波長光の偏波を保持しながらその光強度を増幅する偏波保持型光ファイバ増幅器と、
前記群合波器の後段に配置され、前記群合波器から出力される波長多重変調光の偏波に依存せずにその光強度を増幅する偏波無依存光ファイバ増幅器と、
前記群合波器の後段に配置され、前記群合波器から出力される波長多重変調光または前記偏波無依存光ファイバ増幅器により増幅された波長多重変調光を偏波に依存せずにその光レベルを均一にする偏波無依存光利得等化器と
を備えたことを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【請求項２２】
入力が光学的に終端されて自然放出光を出力する偏波保持型光ファイバ増幅器と多波長光変調回路とを備え、
前記多波長光変調回路は、
前記自然放出光を入力して前記自然放出光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、
前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、
前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、
前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、
前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、
前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、
前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、
前記偏波保持型光ファイバ増幅器と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記自然放出光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、
前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、
前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置することを特徴とする波長多重光信号送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多波長光を分波し、その各波長チャネルの光を複数の光変調器でそれぞれ変調し、その変調信号光を波長多重して送信する多波長光変調回路及びこれを用いた波長多重光信号送信装置に関する。特に本発明は、多波長一括発生光源から出力される広帯域な多波長光を個別の波長チャネルに分波できる多波長光変調回路及び波長多重光信号送信装置に関する。また本発明は、各波長チャネルのパワーレベル偏差を抑えた多波長光変調回路及び波長多重光信号送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の伝送容量増大の要求に応えるために、１本の光ファイバ伝送路で異なる波長を有する複数の光信号を伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムの開発が進められている。最近では、多重数が数百チャネル以上といったＷＤＭ伝送システムが報告されており、商用レベルでは160 チャネルのＷＤＭ伝送システムが製品化されている。
【０００３】
図３０は、多波長光変調回路を備えた従来の波長多重光信号送信装置の構成例を示す。同図の構成は例えば論文N. Takachio et al. “Wide area gigabit access network based on 12.5 GHz spaced 256 channel super-dense WDM technologies”, IEE Electronics Letters, vol. 37, pp. 309-310, March 1, 2001 に開示されている。図において、波長多重光信号送信装置は、多波長一括発生光源９８１から出力される多波長光を分波器９８２でフィルタリング（スペクトルスライス）して複数の波長チャネルの光を生成し、その各波長チャネルの光を複数の光変調器９８３−１〜９８３−ｎでそれぞれ変調し、その変調信号光を合波器９８４で波長多重して送信する構成である。多波長光とは、それを波長成分毎に分離し、そのそれぞれを、異なる信号の光搬送波として利用し得る、複数の異なる波長成分から構成された光である。多波長光は、レーザ光の位相を単一周波数で変調することにより得られる。なお、モード同期法を用いて多波長光を得ることもできる(論文 H. Sanjoh et al., “Multiwavelength Light Source with Precise Frequency Spacing Using a Mode-Locked Semiconductor Laser and an Arrayed Waveguide Grating Filter,” IEEE Photonics Technology Letters, VOL. 9, NO. 6, JUNE 1997)。また、パルス光に非線形効果を与えることにより、超多波長光（スーパーコンティニウム光）を得ることもできる。これらのように、１つまたは複数の種となる光源から、効率的に多波長光を発生させる多波長光源を、多波長一括発生光源と呼ぶ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の波長多重光信号送信装置では、分波器９８２および合波器９８４としてアレイ導波路回折格子型フィルタ（ＡＷＧ）が利用されている。しかし、ＡＷＧにはフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）毎の波長をすべて透過するという周期的透過特性がある。このため、多重度が例えば1000チャネル以上といった波長数をもつ広帯域な多波長光を分波する場合に、多波長光と同じチャネル間隔をもつチャネル分波用のＡＷＧでは、図３１に示すように、多波長光の帯域がＡＷＧのＦＳＲを越えてしまい、１つの出力ポートから複数の波長が出力されることになる。すなわち、このようなチャネル分波用のＡＷＧでは、ＦＳＲ以上の帯域をもつ多波長光を個別の波長チャネルに分波することはできない。
【０００５】
また、多波長一括発生光源９８１としては、光ファイバ増幅器から出力される増幅された自然放出光（ＡＳＥ光）を利用するものや、繰り返し短光パルスを利用するものがある。
【０００６】
繰り返し短光パルスを利用する場合には、図３２に示すように、スペクトルスライス後の各波長チャネル間にパワーレベル偏差が生じるという問題がある。波長毎のパワーが均一でないと、パワーの高い波長がパワーの低い波長に与えるクロストークが大きくなって過剰な劣化を生じる可能性がある。また、パワーの高い波長が非線形効果による劣化を生じないように全体のパワーを低減するとパワーの低い波長の雑音が大きくなる。
【０００７】
本発明は、多波長一括発生光源を用いて多波長光を発生させ、その多波長光を分波し、その各波長チャネルの光を複数の光変調器でそれぞれ変調し、その変調信号光を波長多重して出力する多波長光変調回路及び波長多重光信号送信装置において、ＡＷＧのＦＳＲ以上の帯域をもつ多波長光について個別の波長チャネルに分波できるようにすることを目的とする。これに加えて本発明は、各波長チャネル間のパワーレベル偏差を抑制することができる多波長光変調回路及び波長多重光信号送信装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の多波長光変調回路は、複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長光の帯域が前記チャネル分波器及び前記チャネル合波器のフリースペクトルレンジ以上であることを特徴とする。
請求項２記載の多波長光変調回路は、請求項１に記載の多波長光変調回路において、前記群分波器及び前記群合波器は、前記多波長光が配置された帯域以上のフリースペクトルレンジを有し、前記チャネル分波器及び前記チャネル合波器は、前記群分波器及び前記群合波器の波長が隣り合っているポート間の透過中心周波数差に相当するフリースペクトルレンジを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の多波長光変調回路は、複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長光は、チャネル周波数間隔Δｆで並んだｎ（ｎは任意の自然数）個の波長からなり、中心周波数間隔がΔνであり、かつｎ×Δｆ≦Δνの関係を満たすような複数の波長セットが周波数軸上に分布した光スペクトルを有し、前記群分波器の出力ポート番号を透過周波数の順に定義した場合に、前記群分波器の隣り合う出力ポートの透過中心周波数差はΔνのｐ倍（ｐは任意の自然数）であり、前記群合波器の入力ポート番号を透過周波数の順に定義した場合に、前記群合波器の隣り合う入力ポートの透過中心周波数差はΔνのｐ倍であることを特徴とする。
請求項４記載の多波長光変調回路は、請求項３に記載の多波長光変調回路において、前記群分波器および前記群合波器は、その入出力ポートの透過中心周波数が前記各波長セットの中心周波数と一致しており、前記波長セット単位に分波または合波することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の多波長光変調回路は、請求項４に記載の多波長光変調回路において、前記多波長光は、中心周波数が互いに異なる複数の連続光を合波し所定の周期信号により強度変調および位相変調して得られた、前記各波長セットの中心周波数およびその側帯波からなることを特徴とする。
請求項６記載の多波長光変調回路は、請求項４に記載の多波長光変調回路において、前記多波長光は、中心周波数が互いに異なる複数の繰り返し短光パルスを合波した光であることを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の多波長光変調回路は、複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、前記群分波器および前記群合波器の少なくとも一方は、前記多波長光の光スペクトルのパワーレベル偏差を打ち消す透過特性を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載の多波長光変調回路は、複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、前記複数の光変調器の前段または後段に、利得制御により各波長のパワーレベルが一定になるように調節する複数の半導体光増幅器を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項９記載の多波長光変調回路は、複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、前記複数の光変調器として複数の半導体光増幅器を用い、前記各半導体光増幅器は前記送信信号に重畳するバイアス電流の調節により各波長のパワーレベルが一定になるように制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項１０記載の多波長光変調回路は、複数の波長を有する多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記群分波器の前段に配置され、前記多波長光の偏波を保持しながらその光強度を増幅する偏波保持型光ファイバ増幅器と、前記群合波器の後段に配置され、前記群合波器から出力される波長多重変調光の偏波に依存せずにその光強度を増幅する偏波無依存光ファイバ増幅器と、前記群合波器の後段に配置され、前記群合波器から出力される波長多重変調光または前記偏波無依存光ファイバ増幅器により増幅された波長多重変調光を偏波に依存せずにその光レベルを均一にする偏波無依存利得等化器とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１１記載の多波長光変調回路は、自然放出光を入力して前記自然放出光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記群合分波器の前段に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記自然放出光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置することを特徴とする。
【００１６】
請求項１２記載の波長多重光信号送信装置は、複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、前記多波長光変調回路は、前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長光の帯域が前記チャネル分波器及び前記チャネル合波器のフリースペクトルレンジ以上であることを特徴とする。
請求項１３記載の波長多重光信号送信装置は、請求項１２に記載の波長多重光信号送信装置において、前記群分波器及び前記群合波器は、前記多波長一括発生光源から出力される前記多波長光が配置された帯域以上のフリースペクトルレンジを有し、前記チャネル分波器及び前記チャネル合波器は、前記群分波器及び前記群合波器の波長が隣り合っているポート間の透過中心周波数差に相当するフリースペクトルレンジを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１４記載の波長多重光信号送信装置は、複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、前記多波長光変調回路は、前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長一括発生光源は、チャネル周波数間隔Δｆで並んだｎ（ｎは任意の自然数）個の波長からなり、中心周波数間隔がΔνであり、ｎ×Δｆ≦Δνの関係を満たす複数の波長セットが周波数軸上に分布した光スペクトルを有する多波長光を発生し、前記群分波器の出力ポート番号を透過周波数の順に定義した場合に、前記群分波器の隣り合う出力ポートの透過中心周波数差はΔνのｐ（ｐは任意の自然数）倍であり、前記群合波器の入力ポート番号を透過周波数の順に定義した場合に、前記群合波器の隣り合う入力ポートの透過中心周波数差はΔνのｐ倍であることを特徴とする。
請求項１５記載の波長多重光信号送信装置は、請求項１４に記載の波長多重光信号送信装置において、前記群分波器および前記群合波器は、その入出力ポートの透過中心周波数が前記各波長セットの中心周波数と一致しており、前記波長セット単位に分波または合波することを特徴とする。
【００１８】
請求項１６記載の波長多重光信号送信装置は、請求項１５に記載の波長多重光信号送信装置において、前記多波長一括発生光源は、中心周波数が互いに異なる複数の連続光を合波して出力する光発生部と、前記光発生部からの出力光を所定の周期信号で強度変調および位相変調し、前記各波長セットの中心周波数およびその側帯波からなる多波長光を発生させる多波長化変調部とを備えることを特徴とする。
請求項１７記載の波長多重光信号送信装置は、請求項１５に記載の波長多重光信号送信装置において、前記多波長一括発生光源は、中心周波数が互いに異なる複数の繰り返し短光パルスを出力する複数の繰り返しパルス光源と、前記複数の繰り返し短光パルスを合波する合波器とを備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項１８記載の波長多重光信号送信装置は、複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、前記多波長光変調回路は、前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長一括発生光源から出力される前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、前記群分波器および前記群合波器の少なくとも一方は、前記多波長光の光スペクトルのパワーレベル偏差を打ち消す透過特性を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１９記載の波長多重光信号送信装置は、複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、前記多波長光変調回路は、前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長一括発生光源から出力される前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、前記複数の光変調器の前段または後段に、利得制御により各波長のパワーレベルが一定になるように調節する複数の半導体光増幅器を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項２０記載の波長多重光信号送信装置は、複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、前記多波長光変調回路は、前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長一括発生光源から出力される前記多波長光の光スペクトルはパワーレベル偏差を有しており、前記複数の光変調器として複数の半導体光増幅器を用い、前記各半導体光増幅器は前記送信信号に重畳するバイアス電流の調節により各波長のパワーレベルが一定になるように制御することを特徴とする。
【００２２】
請求項２１記載の波長多重光信号送信装置は、複数の波長を有する多波長光を発生させる多波長一括発生光源と多波長光変調回路とを備え、前記多波長光変調回路は、前記多波長光を入力して前記多波長光をそれぞれ複数の波長から成る波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記多波長一括発生光源と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記多波長光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置し、前記多波長一括発生光源と前記群分波器との間に配置され、前記多波長光の偏波を保持しながらその光強度を増幅する偏波保持型光ファイバ増幅器と、前記群合波器の後段に配置され、前記群合波器から出力される波長多重変調光の偏波に依存せずにその光強度を増幅する偏波無依存光ファイバ増幅器と、前記群合波器の後段に配置され、前記群合波器から出力される波長多重変調光または前記偏波無依存光ファイバ増幅器により増幅された波長多重変調光を偏波に依存せずにその光レベルを均一にする偏波無依存光利得等化器とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項２２記載の波長多重光信号送信装置は、入力が光学的に終端されて自然放出光を出力する偏波保持型光ファイバ増幅器と多波長光変調回路とを備え、前記多波長光変調回路は、前記自然放出光を入力して前記自然放出光をそれぞれ複数の波長からなる波長群に分波する群分波器と、前記各波長群をそれぞれの波長の光に分波する複数のチャネル分波器と、前記チャネル分波器により分波された各波長の光を送信信号により変調する複数の光変調器と、前記複数の光変調器から出力される各波長の変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波する複数のチャネル合波器と、前記各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器とを備え、前記群合波器および前記群分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つの群合分波器で構成され、前記各チャネル合波器および前記各チャネル分波器は、１つの波長合分波器に対して光を逆方向に伝搬させて合波および分波を行う１つのチャネル合分波器で構成され、前記偏波保持型光ファイバ増幅器と前記群合分波器との間に配置され、第１の光入出力端子から入力される前記自然放出光を第２の光入出力端子を介して前記群合分波器に入力するとともに、前記第２の光入出力端子を介して前記群合分波器から入力される波長多重信号光を第３の光入出力端子を介して出力する光入出力手段をさらに備え、前記各光変調器は、第４の光入出力端子と光変調素子と光反射素子とを備え、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器から入力される各波長の光を前記光変調素子によって変調した後に、前記光反射素子によって折り返し、前記第４の光入出力端子を介して前記チャネル合分波器に出力するものであり、前記チャネル合分波器を前記群合分波器と前記光変調器の間に配置することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の波長多重光信号送信装置の第１の実施形態を示す。
【００２６】
図において、本実施形態の波長多重光信号送信装置は、複数の波長を有する多波長光を一括発生する多波長一括発生光源１と、その多波長光をそれぞれ複数の波長チャネルからなる波長群ごとに分波する群分波器３１と、各波長群をそれぞれ複数の波長チャネルに分波するチャネル分波器３２−１〜３２−ｍと、各波長チャネルの光をそれぞれ送信信号により変調する複数の光変調器３３−１１〜３３−ｍｎと、各チャネルの変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波するチャネル合波器３４−１〜３４−ｍと、各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器３５により構成される。多波長一括発生光源１以外の構成要素が多波長光変調回路を構成している。
【００２７】
なお、群分波器３１と群合波器３５、チャネル分波器３２とチャネル合波器３４は、それぞれ同じ透過特性を有する対になる構成であり、例えばアレイ導波路回折格子型フィルタ（ＡＷＧ）により構成することができる。また、群分波器３１及び群合波器３５はＡＷＧのほかにも誘電体多層膜フィルタやファイバグレーティング等で構成することができる。以下、群分波器３１およびチャネル分波器３２の透過特性を示すが、群合波器３５およびチャネル合波器３４の透過特性も同様である。
【００２８】
図２は、群分波器３１およびチャネル分波器３２の透過特性を示す。多波長一括発生光源１から出力される多波長光のチャネル周波数間隔をΔｆとする。群分波器３１のＦＳＲは、多波長一括発生光源１から出力される多波長光の帯域以上とし、各ポートの透過特性の半値全幅はチャネル周波数間隔Δｆの整数倍（ｎ×Δｆ）程度とし、透過中心周波数間隔ΔνはΔν≧ｎ×Δｆとなるように設定される。チャネル分波器３２のＦＳＲは、群分波器３１の各ポートの透過特性の半値全幅以上とし、各ポートの透過中心周波数間隔がΔｆとなるように設定される。これにより、多波長光の群分波とチャネル分波が可能となる。
【００２９】
多波長一括発生光源１は、チャネル周波数間隔Δｆで各チャネルが一様に並んだ多波長光（図２）を出力する構成の他に、図３に示すように、チャネル周波数間隔Δｆで並んだｎ個のチャネルからなる波長セットの中心周波数間隔がΔνで、かつΔν≧ｎ×Δｆの関係を満たすように周波数軸上に分布する多波長光を出力する構成としてもよい。この場合には、群分波器（群合波器）の、波長の隣り合う出（入）力ポートの透過中心周波数差を、多波長光の各波長セットの中心周波数差のｐ倍（ｐは任意の自然数）とする。ｐ＝１の場合は、多波長光の各波長セットは、群分波器（群合波器）によって分波（合波）される各波長群に一致する。
【００３０】
図３に示すような多波長光を発生する多波長一括発生光源１の構成と、各チャネル間のパワーレベル偏差を抑制するための群合分波器およびチャネル合分波器の透過特性について以下に説明する。なお、パワーレベル偏差を抑制するには、例えばスーパーコンティニウム光源を用いて光スペクトル平坦化を行う手法や、多波長一括発生光源の出力光スペクトル形状と逆特性をもつ光フィルタを用いて光スペクトル平坦化を行う手法が考えられる。本実施形態では、多波長一括発生光源から出力された多波長光の光スペクトルと逆形状の透過特性を群合分波器に与えることでチャネル間のパワーレベル偏差を抑制している。
【００３１】
＜多波長一括発生光源１の第１の構成例＞
図４は、多波長一括発生光源１の第１の構成例を示す。ここに示す例は、複数の中心周波数を有する連続光に対して特定の繰り返し周期を有する電気信号（例えば正弦波）を用いて位相変調および強度変調（振幅変調）を行い、各中心波長に対して側帯波を発生させることにより多波長光を一括して発生させる多波長一括発生光源（特願２００１−１９９７９１）である。
【００３２】
図において、多波長一括発生光源１は、光発生部１０および多波長化変調部２０により構成される。光発生部１０は、互いに異なる中心周波数ｆ１〜ｆｎの連続光を発生するｎ個の半導体レーザ（ＬＤ）１１−１〜１１−ｎと、各連続光を合波する合波器１２により構成される。多波長化変調部２０は、光発生部１０の出力光を強度変調（振幅変調）する強度変調器２１および位相変調する位相変調器２２と（各変調器の順番は任意であって、強度変調器２１を位相変調器２２の後段に配置してもよい）、各変調器に印加する所定の周期信号（正弦波）を発生する周期信号発生器２３と、周期信号の印加電圧およびバイアス電圧を調整する電圧調整部２４，２５から構成される。なお、多波長化変調部２０は、例えばマッハツェンダ強度変調器を用いて分岐されたパスで位相変調を行い、全体として強度変調（振幅変調）動作させる構成としてもよい。
【００３３】
強度変調器２１では、光発生部１０の出力光（連続光）の時間波形の振幅を所望の波長間隔に相当する一定の周波数で変調することにより、その出力光として、光発生部の出力周波数を中心に当該周波数間隔の離散的な波長の側帯波を有する光スペクトルが得られる。さらに、位相変調器２２では、その変調波の位相を変調することにより、離散光スペクトルを周波数軸上で上下側波帯に偏移させる。ここで、各変調器の周波数偏移量を調節し、離散光スペクトルが重なって各側帯波のパワーレベル偏差が一定になるように制御することにより、図５に示すような各中心周波数ｆ１〜ｆｎに対して等間隔の側帯波を有する光スペクトルが得られる。ただし、この多波長光の光スペクトルは、位相変調の効果によって中心周波数パワーがくぼんでいる。
【００３４】
このような光スペクトルを有する多波長光に対しては、群合分波器（３１，３５）の透過特性としてガウシアン分布特性のものを用いることにより、各チャネルのパワーレベル偏差を抑制することができる。
【００３５】
図６は、多波長一括発生光源１の第１の構成例に対応する群分波器３１およびチャネル分波器３２の透過特性を示す。ここに示すように、群分波器３１の透過特性としてガウシアン分布特性のものを用い、その透過中心周波数と多波長光の波長セットの中心周波数ｆ１〜ｆｎを一致させ、さらに透過中心周波数がチャネル周波数間隔Δｆに設定されたチャネル分波器３２を用いることにより、パワーレベル偏差が抑制された各波長チャネルに分波することができる。
【００３６】
＜多波長一括発生光源１の第２の構成例＞
図７は、多波長一括発生光源１の第２の構成例を示す。
図において、多波長一括発生光源１は、中心周波数が互いに異なる繰り返し短光パルスを出力する複数の繰り返しパルス光源４１−１〜４１−ｎと、各繰り返し短光パルスを合波する合波器４２により構成される。
【００３７】
このような多波長一括発生光源１から出力される多波長光の光スペクトルは、ガウシアン型に近似されるので、群合分波器（３１，３５）の透過特性として透過波長域の中心において透過率が窪んだ特性のものを用いることにより、各チャネルのパワーレベル偏差を抑制することができる。
【００３８】
図８は、多波長一括発生光源１の第２の構成例に対応する群分波器３１およびチャネル分波器３２の透過特性を示す。ここに示すように、ガウシアン型の多波長光に対して、群分波器３１の透過特性として透過波長域の中心において透過率が窪んだ特性のものを用い、その透過中心周波数と多波長光の波長セットの中心周波数ｆ１〜ｆｎを一致させ、さらに透過中心周波数がチャネル周波数間隔Δｆに設定されたチャネル分波器３２を用いることにより、パワーレベル偏差が抑制された各波長チャネルに分波することができる。
【００３９】
また、上述した第１の実施形態において、パワーレベル偏差を抑制するためには、必ずしも群分波器の透過特性のみを制御するのではなく、群分波器と群合波器の合計の透過特性が上記のパワー偏差抑制を実現するように制御しても良い。
【００４０】
〔第２の実施形態〕
図９は本発明の第２の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図１に示したものと同じ構成要素については同一の符号を付けている。本実施形態の特徴は、光変調器３３−１１〜３３−ｍｎの出力を反射する光反射手段６を設けたこと、群分波器３１と群合波器３５を群合分波器３に集約したこと、および、チャネル分波器３２とチャネル合波器３４をチャネル合分波器４に集約したことにある。なお、多波長一括発生光源１の出力を群合分波器３に接続すると共に、群合分波器３の合波出力を波長多重光信号送信装置の出力として取り出すために、光サーキュレータ２あるいはそれに代わる同機能の光入出力手段が用いられる。
【００４１】
図９において、光サーキュレータ２は多波長光源１から出力される多波長光を群合分波器３に入力する。群合分波器３は入力された多波長光を波長群ごとに分波してチャネル合分波器４−１〜４−ｍに入力する。各チャネル合分波器４は各波長群を波長間隔の等しい複数の光搬送波に分波する。光変調器３３−１１〜３３−ｍｎはそれぞれ対応する各波長の光搬送波を変調し、光反射手段６は各変調光を折り返す。チャネル合分波器４−１〜４−ｍは各チャネルの変調信号光を波長群ごとに合波し、群合分波器３が波長群ごとの波長多重信号光を合波する。光サーキュレータ２はこの合波光を光伝送路に送信する。
【００４２】
なお、光反射手段６としては、金属膜または誘電体多層膜をコーティングした鏡などや、特定の波長を反射する手段である回折格子やファイバブラッググレーティングなどを用いることができる。また、図９では光変調器３３と光反射手段６を接触させる構造としたが、光ファイバあるいは光導波路を介してこれらを光学的に接続する構造としても良い。
なお、本実施形態においては、群分波器と群合波器の合計の透過特性が上記のパワー偏差抑制を実現するように制御されている。
【００４３】
〔第３の実施形態〕
第１の実施形態では、群合分波器の各出力ポートに、多波長一括発生光源１から出力された多波長光の光スペクトルと逆形状の透過特性を与えることにより、チャネル間のパワーレベル偏差を抑制できることを示した。本実施形態では、群合分波器の透過特性によらずにチャネル間のパワーレベル偏差を抑制するための構成について説明する。
【００４４】
図１０は、本発明の波長多重光信号送信装置の第３の実施形態を示す。
図において、本実施形態の波長多重光信号送信装置は、複数の波長を有する多波長光を一括発生する多波長一括発生光源１と、その多波長光をそれぞれ複数の波長チャネルからなる波長群ごとに分波する群分波器３１と、各波長群をそれぞれ複数の波長チャネルに分波するチャネル分波器３２−１〜３２−ｍと、各波長チャネルの光のパワーレベルを調整する半導体光増幅器（ＳＯＡ）３６−１１〜３６−ｍｎと、各波長チャネルの光をそれぞれ送信信号により変調する複数の光変調器３３−１１〜３３−ｍｎと、各波長チャネルの変調信号光を波長群ごとにそれぞれ合波するチャネル合波器３４−１〜３４−ｍと、各チャネル合波器から出力される波長群ごとの波長多重信号光を合波する群合波器３５により構成される。多波長一括発生光源１以外の構成要素が多波長光変調回路を構成する。
【００４５】
なお、半導体光増幅器３６−１１〜３６−ｍｎは光変調器３３−１１〜３３−ｍｎの後段にあってもよい。また、光変調器３３−１１〜３３−ｍｎには、半導体光増幅器または電界吸収型変調器などを用いることができる。
【００４６】
本実施形態では、チャネル分波器３２で分波される各波長チャネルの光を半導体光増幅器３６に入力し、半導体光増幅器３６のバイアス電流を調節して利得制御を行うことにより、チャネル間のパワーレベル偏差を抑制する。なお、多波長一括発生光源１から出力される多波長光の光スペクトルの形状が予め分かっている場合には、それに応じて各半導体光増幅器の利得制御を行い、チャネル間のパワーレベル偏差を抑制する。一方、多波長光の光スペクトルの形状が予め分かっていない場合には、図示しないモニタ回路により各チャネルのパワーを検出し、それに応じて各半導体光増幅器の利得制御を行う。
【００４７】
〔第４の実施形態〕
図１１は、本発明の波長多重光信号送信装置の第４の実施形態を示す。
本実施形態の特徴は、第３の実施形態で使用されているパワーレベルを制御する半導体光増幅器３６と光変調器３３を１つの半導体光増幅器（ＳＯＡ）３７で構成したこと、および、半導体光増幅器３７に送信信号を印加するとともに、送信信号に重畳するバイアス電流を調節することにより利得制御を行うことにあり、かかる構成によってチャネル間のパワーレベル偏差を抑制する。なお、多波長一括発生光源１以外の構成要素が多波長光変調回路を構成する。
【００４８】
以上説明したように、第１〜第４の実施形態によれば、多波長一括発生光源を用いて多波長光を発生させ、その多波長光を分波し、その各波長チャネルの光を複数の光変調器でそれぞれ変調し、その変調信号光を波長多重して出力する多波長光変調回路および波長多重光信号送信装置において、群合分波器およびチャネル合分波器を用いることにより、ＡＷＧのＦＳＲ以上の帯域をもつ多波長光について個別の波長チャネルに分波することができる。また、多波長一括発生光源を構成する種光源（半導体レーザ等）の周波数間隔とチャネル合分波器を構成するＡＷＧのＦＳＲを一致させることにより、透過特性がＦＳＲ毎に周期的なＡＷＧの性質を利用して同一特性のＡＷＧを異なる波長群に適用することができる。したがって、チャネル合分波器を構成するＡＷＧを多品種少量生産する必要がないという利点がある。
【００４９】
さらに、群合分波器の各出力ポートの透過特性を多波長光の光スペクトル形状と逆特性とすることにより、あるいは各チャネル単位にパワーレベルを調節する手段を用いることにより、多波長一括発生光源の波長毎の出力パワーが均一でない場合であっても、各波長チャネル間のパワーレベル偏差を抑制して送信光信号の波長毎のパワーを均一にすることができる。これにより、パワーの高い波長がパワーの低い波長に与えるクロストークが小さくなり過剰な劣化を防止することができる。また、パワーの高い波長が非線形効果による劣化を生じないように全体のパワーを低減する必要がなくなるため、パワーの低い波長の雑音が過剰に増加するといった問題も生じない。
【００５０】
以下に説明する第５〜第１０の実施形態は多波長一括発生光源の冗長構成によって多波長一括発生光源の信頼性向上を図ったものである。
【００５１】
〔第５の実施形態〕
図１２は、本発明の波長多重光信号送信装置の第５の実施形態を示す。
【００５２】
図において、本実施形態の波長多重光信号送信装置は、２つの多波長一括発生光源２０１−１，２０１−２を備え、光スイッチ２４１でその一方の多波長一括発生光源を選択して光変調部２０３に接続する。なお、光変調部２０３が多波長光変調回路を構成している。多波長一括発生光源２０１−１，２０１−２は、光発生部２１０および多波長化変調部２２０から構成される。
【００５３】
光スイッチ２４１は、選択している一方の多波長一括発生光源（現用）から出力される多波長光に異常が発生した場合に、自動または手動で他方の多波長一括発生光源（予備）の方へ切り換える。これにより、光変調部２０３に対する多波長光の安定的な供給が実現する。
【００５４】
ここで、図１２に示した多波長一括発生光源２０１としては、例えば、単一の中心波長を有する光を特定の繰り返し周期を有する電気信号（例えば正弦波）を用いて位相変調および強度変調（振幅変調）を行い、側帯波を発生させることにより複数の中心波長を有する多波長光を一括して発生させる多波長一括発生光源を利用することができる（特願２００１−１９９７９０、以下「先願」という。）。
【００５５】
図１３は、こうした先願の多波長一括発生光源を用いた波長多重光信号送信装置の構成例を示す。なお、図１３では図１２に示した光スイッチ２４１の図示を省略している。また図１４は、こうした多波長一括発生光源における多波長光発生原理を示す。
【００５６】
図１３において、多波長一括発生光源２０１は、光発生部２１０および多波長化変調部２２０により構成される。光発生部２１０は、単一の中心波長の光を発生する半導体レーザ（ＬＤ）２１１を有する。多波長化変調部２２０は、光発生部２１０の出力光を強度変調（振幅変調）する強度変調器２２１および位相変調する位相変調器２２２と（各変調器の順番は任意）、各変調器に印加する所定の周期信号（正弦波）を発生する周期信号発生器２２３と、周期信号の印加電圧およびバイアス電圧を調整する電圧調整部２２４，２２５から構成される。なお、多波長化変調部２２０は、例えばマッハツェンダ強度変調器を用いて分岐されたパスで位相変調を行い、全体として強度変調（振幅変調）動作させる構成としてもよい。
【００５７】
強度変調器２２１では、光発生部２１０の出力光（連続光）の時間波形の振幅を所望の波長間隔に相当する一定の周波数で変調することにより、その出力光として、光発生部の出力周波数を中心に当該周波数間隔の離散的な波長の側帯波を有する光スペクトルが得られる（図１４（ａ））。さらに、位相変調器２２２では、その変調波の位相を変調することにより、離散光スペクトルを周波数軸上で上下側波帯に偏移させる（図１４（ｂ））。ここで、周波数偏移量を調節することにより、離散光スペクトルが重なって各側帯波のパワーレベル偏差を一定に制御することができる（図１４（ｃ）)。
【００５８】
なお、光発生部２１０は、図４（第１の実施形態）に示したように、互いに異なる中心波長の光を発生するｎ個の半導体レーザ（ＬＤ）１１−１〜１１−ｎを備え、合波器１２で各レーザ光を合波して出力光とする構成としてもよい。この場合には、多波長化変調部２０（図４）で各中心波長に対して側帯波が発生し、さらに広帯域にわたって多波長光を一括発生させることができる。
【００５９】
このような先願の多波長一括発生光源を用いて波長多重光信号送信装置を構成する場合には、図１３に示すように、多波長光を各波長にスペクトルスライスする分波器２３１を有する光変調部２０３を用いる。光変調部２０３では、分波器２３１で分波された各波長光を光変調器２３２−１〜２３２−ｎで送信信号により変調し、合波器２３３で各変調信号光を波長多重して出力する。
【００６０】
図１３の波長多重光信号送信装置は、単体の半導体レーザをチャネル数分だけ用意する波長多重光信号送信装置の構成に比べて、装置規模の縮小とともにチャネル当たりの光源コストの低減が可能である。
【００６１】
また、半導体レーザは、温度変化および注入電流変化により発振波長シフトが生じ、また経時変化に伴って発振波長が変化する性質を有することから、伝送仕様上の波長精度を維持するには波長安定化回路が必要になる。この波長安定化は、個々の半導体レーザに対して実施する必要があるので、波長多重数の増加および波長多重間隔の高密度化に比例して、半導体レーザおよび波長安定化回路が増加し、光波長多重送信器の回路規模が増大する。これに対して、図１３のように光発生部２１０が単一の半導体レーザからなる構成を採用することで、回路規模を増大させずに済む。
【００６２】
〔第６の実施形態〕
図１５は、本発明の波長多重光信号送信装置の第６の実施形態を示す。
図示したように、本実施形態の波長多重光信号送信装置は、第５の実施形態と同様に多波長一括発生光源２０１−１，２０１−２の二重化により多波長光の安定供給を実現させ、その多波長光を光スターカプラ２４２を介して複数（Ｍ個）の光変調部２０３−１〜２０３−Ｍに分配する。これにより、複数（Ｍ個）の波長多重光信号送信装置を備えたことと実質的に等価になる。すなわち、複数（Ｍ個）のＷＤＭ伝送システムの各波長多重光信号送信装置が、二重化された多波長一括発生光源２０１−１，２０１−２を共有することができ、より経済的なシステム構成が可能となる。なお、光変調部２０３−１〜２０３−Ｍが多波長光変調回路を構成する。
【００６３】
〔第７の実施形態〕
図１６は、本発明の波長多重光信号送信装置の第７の実施形態を示す。
図において、本実施形態の波長多重光信号送信装置は、複数（Ｍ個）の光変調部２０３−１〜２０３−Ｍに対して、それより多い複数（Ｎ個）（Ｎ＞Ｍ）の多波長一括発生光源２０１−１〜２０１−Ｎを備える。なお、光変調部２０３−１〜２０３−Ｍが多波長光変調回路を構成する。Ｍ個の多波長一括発生光源２０１−１〜２０１−Ｍと光変調部２０３−１〜２０３−Ｍは、Ｎ×Ｍ光スイッチ２４３を介してそれぞれ１対１に接続される。（Ｎ−Ｍ）個の多波長一括発生光源２０１−（Ｍ＋１）〜２０１−Ｎは予備の光源である。多波長一括発生光源２０１−１〜２０１−Ｎは、図１３または図４に示す先願の多波長一括発生光源と同様の構成であり、光発生部２１０および多波長化変調部２２０から構成される。光変調部２０３−１〜２０３−Ｍも図１３に示した光変調部２０３と同様の構成である。これにより、複数（Ｍ個）の波長多重光信号送信装置を備えたことと実質的に等価になる。
【００６４】
Ｎ×Ｍ光スイッチ２４３は、例えば多波長一括発生光源２０１−１に故障が発生したときに、予備の多波長一括発生光源２０１−Ｎと光変調部２０３−１との接続に切り換える。Ｎ×Ｍ光スイッチ２４３は任意の接続が可能であり、例えばＮ＝Ｍ＋２の場合には、任意の２つの多波長一括発生光源の故障に対して予備に切り換えることができ、多波長光の安定的な供給を実現することができる。
【００６５】
〔第８の実施形態〕
図１７は、本発明の波長多重光信号送信装置の第８の実施形態を示す。
図において、本実施形態の波長多重光信号送信装置は、多波長一括発生光源２０１として１つの光発生部２１０と２つの多波長化変調部２２０−１，２２０−２を備え、光カプラ２４４を介して光発生部２１０の出力光を多波長化変調部２２０−１，２２０−２に分配する。多波長化変調部２２０−１，２２０−２から出力される多波長光は、光スイッチ２４５でその一方が選択されて光変調部２０３に入力する。なお、光変調部２０３が多波長光変調回路を構成する。光発生部２１０および多波長化変調部２２０−１，２２０−２は、図１３に示す先願の多波長一括発生光源２０１における光発生部２１０および多波長化変調部２２０あるいは図４に示す光発生部１０および多波長化変調部２０と同様の構成である。光変調部２０３も図１３に示すものと同様の構成である。
【００６６】
光スイッチ２４５は、選択している一方の多波長化変調部から出力される多波長光に異常が発生した場合に、自動または手動で他方の多波長化変調部の方へ切り換える。これにより、光変調部２０３に対して多波長光の安定的な供給が実現する。
【００６７】
〔第９の実施形態〕
図１８は、本発明の波長多重光信号送信装置の第９の実施形態を示す。
図において、本実施形態の波長多重光信号送信装置は、第８の実施形態と同様に多波長化変調部２２０−１，２２０−２の二重化により多波長光の安定供給を実現させているのに加えて、その多波長光を光スターカプラ２４６を介して複数（Ｍ個）の光変調部２０３−１〜２０３−Ｍに分配する。なお、光変調部２０３−１〜２０３−Ｍが多波長光変調回路を構成する。これにより、複数（Ｍ個）の波長多重光信号送信装置を備えたことと実質的に等価になる。すなわち、複数（Ｍ個）のＷＤＭ伝送システムの各波長多重光信号送信装置が、二重化された多波長化変調部２２０−１，２２０−２を共有することができ、より経済的なシステム構成が可能となる。
【００６８】
〔第１０の実施形態〕
図１９は、本発明の波長多重光信号送信装置の第１０の実施形態を示す。
図において、本実施形態の波長多重光信号送信装置は、複数（Ｍ個）の光変調部２０３−１〜２０３−Ｍに対して、それより多い複数（Ｎ個）（Ｎ＞Ｍ）の多波長化変調部２２０−１〜２２０−Ｎを備える。なお、光変調部２０３−１〜２０３−Ｍが多波長光変調回路を構成する。多波長化変調部２２０−１〜２２０−Ｎには、光スターカプラ２４７を介して光発生部２１０の出力光が分配される。Ｍ個の多波長化変調部２２０−１〜２２０−Ｍと光変調部２０３−１〜２０３−Ｍは、Ｎ×Ｍ光スイッチ２４８を介してそれぞれ１対１に接続される。（Ｎ−Ｍ）個の多波長変調部２２０−（Ｍ＋１）〜２２０−Ｎは予備である。光発生部２１０および多波長化変調部２２０−１〜２２０−Ｎは、図１３に示す先願の多波長一括発生光源２０１の光発生部２１０および多波長化変調部２２０あるいは図４に示す光発生部１０および多波長化変調部２０と同様の構成である。光変調部２０３−１〜２０３−Ｍも図１３に示すものと同様の構成である。これにより、複数（Ｍ個）の波長多重光信号送信装置を備えたことと実質的に等価になる。
【００６９】
Ｎ×Ｍ光スイッチ２４８は、例えば多波長化変調部２２０−１に故障が発生したときに、予備の多波長化変調部２２０−Ｎと光変調部２０３−１との接続に切り換える。Ｎ×Ｍ光スイッチ２４８は任意の接続が可能であり、例えばＮ＝Ｍ＋２の場合には、任意の２つの多波長化変調部の故障に対して予備に切り換えることができ、多波長光の安定的な供給を実現することができる。
【００７０】
なお、ここでは光発生部２１０を１つとしているが、同様の構成を有する複数（ｍ個）の光発生部２１０−１〜２１０−ｍを備え、各光発生部がＮ／ｍ個（Ｎ／ｍは整数）の多波長化変調部に対して出力光を分配し、全体でＮ個の多波長化変調部２２０−１〜２２０−Ｎに光発生部２１０−１〜２１０−ｍの出力光を分配するようにしてもよい（図１９（ｂ））。
【００７１】
また、上記の第５，第６，第８，第９の実施形態では二重化構成を例としたが、三重化以上の冗長構成をとってもよい。また、上記の第６、第８〜第１０の実施形態において、光スターカプラまたは光カプラによる分岐損失が大きくなる場合には、光増幅器を用いて光パワーを増幅する構成としてもよい。
【００７２】
図１３に示した先願の波長多重光信号送信装置は、１つの多波長一括発生光源２０１から多波長光を一括発生させる構成であるために、その元となる１つの多波長一括発生光源２０１が故障すると、多波長光のすべてが停止することになる。例えば、多波長一括発生光源２０１の多波長化変調部２２０が故障すると、一括発生する各チャネル対応の多波長光が同時に停止し、それを用いて伝送される莫大な情報がすべて伝送できなくなる。
【００７３】
これに対して、上述した第５〜第１０の実施形態では多波長一括発生光源または多波長化変調部を複数備えた構成であるため、現用の多波長一括発生光源または多波長化変調部が故障することによる甚大な被害を防ぐことができる。
また、多波長光を一括発生させる多波長一括発生光源の信頼性を向上させることができるので、多波長一括発生光源の低コスト化の利点を活かした低コストかつ高信頼の波長多重光信号送信装置を実現することができる。
【００７４】
次に、本発明の第１１〜第１５の実施形態について順次説明するが、まず初めにその背景について説明する。
波長多重光信号送信装置に用いられる光変調器としては、高速変調特性に優れたＬＮ（ニオブ酸リチウム）変調器が用いられている。このＬＮ変調器は、ＬiＮbＯ3 基板上に光導波路でマッハツェンダ型干渉計を形成し、電気光学効果により光導波路の屈折率を変化させて出力光の強度を変調する構成である。その変調特性は、入力されるレーザ光の偏波面の角度によって異なる。すなわち、ＬＮ変調器には偏波依存性がある。
【００７５】
光変調器にＬＮ変調器を用いた場合の波長多重光信号送信装置の構成例としては例えば図２０に示すものが考えられる。本構成例は、光波長多重通信（ＷＤＭ）用の波長多重光信号送信装置の光源（ＷＤＭ用光源）として、多波長光を出力する多波長光源を用いるものである（特願２００１−１９９７９１号）。
【００７６】
図２０において、多波長光源３１１から出力される多波長光は、アレイ導波路回折格子フィルタ（ＡＷＧ）などの光分波器３１２を用いて波長分離され、これにより、波長間隔の等しい複数の光搬送波が得られる。各波長の光搬送波は、それぞれ対応する光変調器３１３−１〜３１３−ｎで変調され、各変調光が光合波器３１４で波長多重されて光伝送路に送信される。ここで、光分波器３１２の入力側および光合波器３１４の出力側には、多波長光または波長多重変調光の各チャネルのレベル差を均一するために、利得帯域内で利得を一定にした利得等化光ファイバ増幅器３１５，３１６が挿入され、それぞれ所定の光パワーまで増幅される。
【００７７】
このような多波長光源は、チャネル数だけの単一モードレーザを用意するＷＤＭ用光源に比べて、レーザ光源の個数を削減することができるとともに、各チャネルの波長設定も容易になる特徴がある。
【００７８】
ただ、上述したようにＬＮ変調器には偏波依存性があり特定の偏波状態の光しか変調することができないため、ＬＮ変調器よりも前段に配置される全ての装置は偏波保持機能を備える必要がある。したがって、図２０の構成においてその入力側に位置する利得等化光ファイバ増幅器３１５および光分波器３１２には、偏波保持型のものを用いる必要がある。
【００７９】
光分波器３１２としては、ガラス基板上にＰＬＣ導波路（あるいはシリコン基板上に有機導波路）で形成されたアレイ導波路回折格子フィルタ（ＡＷＧ）が一般的に用いられる。このＡＷＧは偏波面が通常保持されるので、入出力用のピッグテイルに偏波保持ファイバを取り付けるだけで対応できる。
【００８０】
一方、利得等化光ファイバ増幅器３１５を偏波保持型の構成とするには高度の技術が必要になって高価になり、波長多重光信号送信装置のコスト低下の妨げになる。
【００８１】
こうしたことを背景として、第１１〜第１５の実施形態ではＬＮ変調器を用いた波長多重光信号送信装置において、チャネル間のレベル差を均一にしながらコスト低減を図るものである。
【００８２】
〔第１１の実施形態〕
図２１は、本発明の第１１の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図２０に示す多波長光源３１１を用いた波長多重光信号送信装置において、光変調器３１３としてＬＮ変調器を用いたときに、その入力側に位置する利得等化光ファイバ増幅器３１５を偏波保持型にする代わりに、それより安価な偏波保持型光ファイバ増幅器３２１を用い、光変調器の出力側でチャネル間のレベル差を均一にする利得等化を行うところにある。なお、光分波器３１２は、本来偏波保持型であるので入出力用のピッグテイルに偏波保持ファイバを取り付けることにより、光変調器３１３の入力側を偏波保持型光ファイバ増幅器３２１を含めて偏波保持型構成にする。
【００８３】
図２１において、多波長光源３１１から出力される多波長光は、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１で増幅され、光分波器３１２で波長間隔の等しい複数の光搬送波に分波される。各波長の光搬送波は、それぞれ所定の偏波で対応する光変調器（ＬＮ変調器）３１３−１〜３１３−ｎに入力され、変調される。各光変調器から出力される各波長の変調光は光合波器３１４で波長多重され、偏波無依存光ファイバ増幅器３２２で所定の光パワーまで増幅され、偏波無依存利得等化器３２３で各波長の光レベルを均一にして光伝送路に送信される。
【００８４】
なお、光ファイバ増幅器は、エルビウムなどの希土類イオンを添加した光ファイバを増幅媒体とし、励起光を入力して希土類イオンを励起することにより増幅作用をもたせた光増幅器であり、一般的には入射光の偏波面が保持されない偏波無依存型である。この増幅媒体となる光ファイバとしてＰＡＮＤＡファイバなどの偏波保持光ファイバのコアに希土類イオンを添加したものを用いることにより、入射光の偏波面が保持される偏波保持型光ファイバ増幅器３２１となる。
【００８５】
ただし、光ファイバ増幅器は図２２に示すように、一般的に波長1.53μｍと1.56μｍの２つの波長で利得がピークとなる。このことは、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１および偏波無依存光ファイバ増幅器３２２でも同様であり、利得帯域内で利得は一定にならない。そこで、偏波無依存利得等化器３２３を用いてチャネル間のレベル差を均一にする。すなわち、偏波無依存利得等化器３２３は、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１と偏波無依存光ファイバ増幅器３２２の利得特性の積を平坦化する透過特性（損失特性）を有し、例えば数種類の透過特性を有する光ファイバグレーティングを組み合わせて構成される。図２２に示したように、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１及び偏波無依存光ファイバ増幅器３２２の利得特性を偏波無依存利得等化器３２３の損失特性で利得等化することにより、利得等化光ファイバ増幅器３１５，３１６（図２０参照）と同様の平坦化された透過特性が得られる。なお、偏波無依存光ファイバ増幅器３２２と偏波無依存利得等化器３２３の順番は任意である。
【００８６】
〔第１２の実施形態〕
図２３は、本発明の第１２の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図２１に示す第１１の実施形態の構成を前提にしつつ、光変調器３１３−１〜３１３−ｎの出力を反射する光反射手段３３１（光変調器と光反射手段を合わせてＬＮ変調手段という）を用い、光分波器３１２と光合波器３１４を１つの光合分波器３３２に集約するところにある。なお、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１の出力を光合分波器３３２に接続し、光合分波器３３２の合波出力を偏波無依存光ファイバ増幅器３２２に供給するために、光サーキュレータ３３３あるいはそれに代わる同機能の光入出力手段が用いられる。
【００８７】
図２３（ａ）において、多波長光源３１１から出力される多波長光は、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１で増幅され、光サーキュレータ３３３を介して光合分波器３３２に入力され、波長間隔の等しい複数の光搬送波に分波される。各波長の光搬送波は、それぞれ対応する光変調器（ＬＮ変調器）３１３−１〜３１３−ｎで変調され、各変調光が光反射手段３３１で折り返されて光合分波器３３２で波長多重される。この波長多重光は、光サーキュレータ３３３を介して偏波無依存光ファイバ増幅器３２２で所定の光パワーまで増幅され、偏波無依存利得等化器３２３で各波長の光レベルを均一にして光伝送路に送信される。
【００８８】
なお、光反射手段３３１としては、例えば金属膜または誘電体多層膜をコーティングした鏡などを用いることができる。また、特定の波長を反射する手段として、回折格子やファイバブラッググレーティングなども用いることができる。
【００８９】
また、光変調器３１３と光反射手段３３１は、図２３（ａ）に示すように光ファイバあるいは光導波路を介して光学的に接続されるか、図２３（ｂ）に示すように接触させる構造であってもよい。
【００９０】
〔第１３の実施形態〕
図２４は、本発明の第１３の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図２３に示す第１２の実施形態の構成を前提としつつ、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１が偏波無依存光ファイバ増幅器３２２の機能を兼用すると共に、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１を光サーキュレータ３３３と光合分波器３３２との間に配置したところにある。つまり、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１は双方向増幅器である。これにより、さらにコスト低減が可能となる。
【００９１】
図２４（ａ）において、多波長光源３１１から出力される多波長光は、光サーキュレータ３３３を介して偏波保持型光ファイバ増幅器３２１に入力され、増幅されて光合分波器３３２に入力され、波長間隔の等しい複数の光搬送波に分波される。各波長の光搬送波は、それぞれ対応する光変調器（ＬＮ変調器）３１３−１〜３１３−ｎで変調され、各変調光が光反射手段３３１で折り返されて光合分波器３３２で波長多重される。この波長多重光は、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１で所定の光パワーまで増幅され、光サーキュレータ３３３を介して偏波無依存利得等化器３２３に入力され、偏波無依存利得等化器３２３で各波長の光レベルを均一にして光伝送路に送信される。
【００９２】
なお、光変調器３１３と光反射手段３３１は、図２４（ａ）に示したように光ファイバあるいは光導波路を介して光学的に接続されるか、図２４（ｂ）に示すように接触させる構造であってもよい。
【００９３】
ところで、第１２の実施形態では、偏波無依存利得等化器３２３の特性として、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１と偏波無依存光ファイバ増幅器３２２の２つの波長依存性を等化する特性が求められるが、本実施形態では１つの偏波保持型光ファイバ増幅器３２１の波長依存性を等化すればよいので、偏波無依存利得等化器３２３の波長特性の設定が容易になる利点がある。
【００９４】
〔第１４の実施形態〕
図２５は、本発明の第１４の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図２３に示す第１２の実施形態の構成のように光反射手段３３１を用いる代わりに、光変調器へ光搬送波を出力するための光合分波器３３２のポートＯ１〜Ｏｎとは別のポートＩ１〜Ｉｎに光変調器３１３−１〜３１３−ｎの出力を折り返し、その合波出力を他のポートＯｍから取り出して偏波無依存光ファイバ増幅器３２２に入力して、光サーキュレータ３３３を不要としたところにある。このような光合分波器３３２はＡＷＧで実現することができる。
【００９５】
図２５において、多波長光源３１１から出力される多波長光は、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１で増幅されて光合分波器３３２に入力され、波長間隔の等しい複数の光搬送波に分波される。各波長の光搬送波は、それぞれ対応する光変調器（ＬＮ変調器）３１３−１〜３１３−ｎで変調され、各変調光が光合分波器３３２に折り返されて波長多重される。この波長多重光は、光合分波器３３２に多波長光が入力するポートＩｍと異なるポートＯｍから出力され、偏波無依存光ファイバ増幅器３２２で所定の光パワーまで増幅され、偏波無依存利得等化器３２３で各波長の光レベルを均一にして光伝送路に送信される。
【００９６】
なお、本実施形態の構成は、図２１に示す第１１の実施形態の光分波器３１２と光合波器３１４を共有化した構成とみることもできる。
【００９７】
〔第１５の実施形態〕
第１５の実施形態は、第１１の実施形態、第１２の実施形態、第１４の実施形態のように多波長光源３１１を用いる構成に代えて、自然放出光（ＡＳＥ）を光フィルタで周波数的に切り出したスペクトルスライス光を用いる。すなわち、図２１，図２３，図２５に示す多波長光源３１１を取り除き、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１の入力を光学的に終端し、発生するＡＳＥを利用する構成とする。図２６（ａ）は、図２１に示す第１１の実施形態に対応する構成であり、図２６（ｂ）は、図２３（ａ）に示す第１２の実施形態に対応する構成である。同様に、図２５に示す第１４の実施形態にも対応させることができる。
【００９８】
例えば図２６（ａ）において、偏波保持型光ファイバ増幅器３２１から出力されるＡＳＥは、光分波器３１２により波長の異なる狭帯域のスペクトルスライス光に分波される。各波長のスペクトルスライス光は、それぞれ対応する光変調器３１３−１〜３１３−ｎで変調され、各変調光が光合波器３１４で波長多重され、偏波無依存光ファイバ増幅器３２２で所定の光パワーまで増幅され、偏波無依存利得等化器３２３で各波長の光レベルを均一にして光伝送路に送信される。
【００９９】
以上説明した第１１〜第１５の実施形態では、ＬＮ変調器の入力側に安価な偏波保持型の光ファイバ増幅器を用い、ＬＮ変調器の出力側に偏波無依存の光ファイバ増幅器および偏波無依存利得等化器を備えることにより、製造が難しくかつ高価な偏波保持型の利得等化光ファイバ増幅器が不要となる。これにより、ＬＮ変調器の偏波依存性に対応しながら、チャネル間のレベル差を均一にする構成を低コストで実現することができる。
【０１００】
さらに、光分波器と光合波器を共用したり、偏波保持型の光ファイバ増幅器と偏波無依存の光ファイバ増幅器を共用したりする構成とすることにより、さらに低コスト化を実現することができる。
【０１０１】
また、偏波保持型の光ファイバ増幅器と偏波無依存の光ファイバ増幅器を共用する構成（図２４）では、偏波無依存利得等化器は、１つの偏波保持型光ファイバ増幅器の波長依存性を等化すればよいので、その波長特性の設定が容易になる。
【０１０２】
〔第１６の実施形態〕
上述した実施形態では、異なる種光源から出力される光サイドモードの波長が重なるのを避けるために、周波数軸上で隣り合う種光源の中間近辺の周波数を利用していない。本実施形態では、こうした周波数も利用して等間隔で抜けの無い連続した周波数とし、周波数利用効率をさらに向上させるものである。
【０１０３】
図２７は本実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示したブロック図であって、上述した各実施形態の波長多重光信号送信装置に相当する波長多重光信号送信部４０１−１，４０１−２と光結合器４０２とから構成される。光周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎ，…がいずれも等間隔であるとした場合、波長多重光信号送信部４０１−１，４０１−２の一方は、光周波数ｆ１〜ｆｎ，ｆ２ｎ＋１〜ｆ３ｎ，ｆ４ｎ＋１〜ｆ５ｎ，…を出力し、他方は光周波数ｆｎ＋１〜ｆ２ｎ，ｆ３ｎ＋１〜ｆ４ｎ、ｆ５ｎ＋１〜ｆ６ｎ，…を出力する。光結合器４０２は波長多重光信号送信部４０１−１，４０１−２の出力を結合して伝送路に送信する。これにより、図２７に示したように光結合器４０２からは等しい周波数間隔で一様な周波数の光が出力されるようになる。なお、波長多重光信号送信部４０１の個数は２台に限定されず３台以上であっても良い。
【０１０４】
〔第１７の実施形態〕
上述した実施形態は、第１〜第４の実施形態（以下、第１グループ）と第５〜第１０の実施形態（以下、第２グループ）と第１１〜第１５の実施形態（以下、第３グループ）と第１６の実施形態（以下、第４グループ）に大別される。これらグループのうちの２つ，３つあるいは４つのグループを任意に組み合わせることが可能なことは当業者には明らかであるが、その組み合わせの一例について以下に説明する。
【０１０５】
図２８は第１グループ〜第３グループを組み合わせた場合の波長多重光信号装置装置の構成を示したブロック図である。また、図２９は波長に対する光損失（利得）偏差と、波長多重光信号送信装置への入力時および同装置からの出力時における光パワーレベル偏差を示している。図２８に示す波長多重光信号送信装置は、光源部５１０，多波長光変調回路５２０−１及び５２０−２，２×１の光スイッチ５３０から構成される。
【０１０６】
なお、多波長光変調回路５２０−１及び５２０−２は同一の構成であるため、多波長光変調回路５２０−１についてのみ詳細な構成を示してある。多波長光変調回路の一方が現用変調回路（ここでは多波長光変調回路５２０−１）であって他方が予備変調回路（ここでは多波長光変調回路５２０−２）である。また、予備変調回路は必須の構成要素ではなく、予備変調回路を設けなくとも良い。その場合には光スイッチ５３０も不要となる。
【０１０７】
光源部５１０は多波長一括発生光源５１１−１及び５１１−２ならびに光スイッチ５１２を備えている。多波長一括発生光源５１１−１及び５１１−２は上述した各実施形態で説明した多波長一括発生光源の何れかを用いれば良い。例えば図４に示した構成であれば、複数の種光源の強度または位相もしくはその両方を変調する多波長一括発生手法により多波長光を同時に発生させる。光スイッチ５１２は予備変調回路を設けるかどうかで構成が異なる。予備変調回路を設けない場合（第６，７，９、１０実施形態以外の場合）には光スイッチ５１２を２×１光スイッチで構成する。一方、予備変調回路を設ける場合（第６，７，９、１０実施形態の場合）には光スイッチ５１２を２×２光スイッチで構成し、その２系統の出力をそれぞれ多波長光変調回路５２０−１，５２０−２に接続する。
【０１０８】
各多波長光変調回路５２０は、図１（第１実施形態）と同様に、群分波器５２２，チャネル分波器５２３−１〜５２３−ｍ，光変調器５２４−１１〜５２４−ｍｎ，チャネル合波器５２５−１〜５２５−ｍ，群合波器５２６を備えている。加えて、各多波長光変調回路５２０は、図２１（第１１実施形態）と同様に、群分波器５２２の前段に配置された利得特性が平坦でない偏波保持型光ファイバ増幅器５２１と、群合波器５２６の後段に配置された偏波無依存利得等化器５２７とを備えている。図２９に示したように、偏波無依存利得等化器５２７は、波長に対する偏波保持型光ファイバ増幅器５２１の利得偏差を補償するように設計される。なお、ここでは図２１に示した偏波無依存光ファイバ増幅器３２２を省いているが、偏波無依存光ファイバ増幅器３２２を偏波無依存利得等化器５２７の前段または後段に設けても良い。
【０１０９】
群分波器５２２の隣り合う出力ポートの透過中心周波数差は光源部５１０の隣り合う波長の周波数差に対応している。また図２９に示したように、群分波器５２２の隣り合うポートの透過中心周波数差は多波長一括発生光源５１１の種となる複数の光源（図４中の１１−１〜１１−ｎに相当）の周波数間隔と同一に設計される。同様に、群合波器５２６の隣り合うポートの透過中心周波数差は多波長一括発生光源５１１の種となる複数の光源の周波数間隔と同一に設計される。このほか、チャネル分波器５２３およびチャネル合波器５２５のＦＳＲは多波長一括発生光源５１１の種光源の波長間隔と同一に設計される。光スイッチ５３０は、現用変調回路に故障が発生したときに自動または手動で現用変調回路から予備変調回路に切り替えるためのものである。
【０１１０】
なお、図２８の波長多重光信号送信装置に対して第１６の実施形態（第４のグループ）をさらに組み合わせる場合には、例えば、図２７中の波長多重光送信部４０１−１、４０１−２のそれぞれが、図２８全体に相当するように構成する。また、図２８では群合分波及びチャネル合分波に関する構成として図１（第１実施形態）のものを用いたが、例えば第２〜第４実施形態のものを用いても良い。また、偏波保持型光ファイバ増幅器に関する構成として第１１実施形態のものを用いたが、例えば第１２〜１５実施形態のものを用いても良い。また、光源部５１０として複数の多波長一括発生光源を光スイッチで選択する構成例について説明したが、上述した各実施形態の構成を用いても良い。また、図２８では２つの多波長光変調回路を現用変調回路および予備変調回路としていたために光スイッチ５３０を設けたが、光スイッチ５３０を無くして第６，７，９，１０実施形態のように複数のＷＤＭシステムを構成するものであっても良い。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明によれば、多波長一括発生光源を用いて多波長光を発生させ、その多波長光を分波し、その各波長チャネルの光を複数の光変調器でそれぞれ変調し、その変調信号光を波長多重して出力する多波長光変調回路および波長多重光信号送信装置において、群合分波器およびチャネル合分波器を用いることにより、ＡＷＧのＦＳＲ以上の帯域をもつ多波長光について個別の波長チャネルに分波することができる。また、多波長一括発生光源を構成する種光源（半導体レーザ等）の周波数間隔とチャネル合分波器を構成するＡＷＧのＦＳＲを一致させることにより、透過特性がＦＳＲ毎に周期的なＡＷＧの性質を利用して同一特性のＡＷＧを異なる波長群に適用することができる。したがって、チャネル合分波器を構成するＡＷＧを多品種少量生産する必要がないという利点がある。
【０１１２】
また、請求項７〜９，１８〜２０記載の発明によれば、群合分波器の各出力ポートの透過特性が多波長光の光スペクトル形状と逆特性となることにより、あるいは各チャネル単位にパワーレベルを調節する手段を用いることにより、多波長一括発生光源において生じ得る、各波長チャネル間のパワーレベル偏差を抑制することができる。
【０１１３】
また、請求項１０，２１記載の発明によれば、偏波保持型の利得等化光ファイバ増幅器を用いず、光変調器の入力側に安価な偏波保持型の光ファイバ増幅器を用い、光変調器の出力側に偏波無依存の光ファイバ増幅器および利得等化器を備えることにより、高価な偏波保持型の利得等化光ファイバ増幅器が不要となる。
これにより、光変調器の偏波依存性に対応しながら、チャネル間のレベル差を均一にする構成を低コストで実現することができる。
【０１１４】
また、請求項１〜２２記載の発明のように群分波器と群合波器あるいはチャネル分波器とチャネル合波器を共用したり、請求項１０，２１記載の発明において偏波保持型の光ファイバ増幅器と偏波無依存の光ファイバ増幅器を共用したりする構成とすることにより、さらに低コスト化を実現することができる。また、偏波保持型の光ファイバ増幅器と偏波無依存の光ファイバ増幅器を共用することで、偏波無依存利得等化器は、１つの偏波保持型光ファイバ増幅器の波長依存性を等化すればよいので、その波長特性の設定が容易になる。
【０１１６】
そして、多波長一括発生光源の信頼性が向上したことにより、複数の多波長化変調回路を備え、多波長一括発生光源から出力される多波長光を各多波長化変調回路に分配する構成とし、多波長一括発生光源を複数のＷＤＭ伝送システムで共有することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  群分波器３１およびチャネル分波器３２の透過特性を示す図である。
【図３】  多波長光の他の光スペクトル例を示す図である。
【図４】  多波長一括発生光源１の第１の構成例を示すブロック図である。
【図５】  多波長一括発生光源１の第１の構成例の出力光スペクトルを示す図である。
【図６】  多波長一括発生光源１の第１の構成例に対応する分波器の透過特性を示す図である。
【図７】  多波長一括発生光源１の第２の構成例を示す図である。
【図８】  多波長一括発生光源１の第２の構成例に対応する分波器の透過特性を示す図である。
【図９】  本発明の第２の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】  本発明の第３の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】  本発明の第４の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】  本発明の第５の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】  多波長一括発生光源を用いた波長多重光信号送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図１４】  多波長一括発生光源における多波長光発生原理を示す図である。
【図１５】  本発明の第６の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】  本発明の第７の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】  本発明の第８の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】  本発明の第９の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】  本発明の第１０の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】  多波長光源を用いた従来の波長多重光信号送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図２１】  本発明の第１１の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】  第１１の実施形態における利得等化の動作説明の図である。
【図２３】  本発明の第１２の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２４】  本発明の第１３の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２５】  本発明の第１４の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２６】  本発明の第１５の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２７】  本発明の第１６の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２８】  本発明の第１７の実施形態による波長多重光信号送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２９】  本発明の第１７の実施形態における光損失（利得）偏差と波長多重光信号送信装置への入力時および同装置からの出力時における光パワー偏差とを示した図である。
【図３０】  従来の波長多重光信号送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図３１】  従来回路における多波長光の光スペクトルおよび分波器の透過特性を示す図である。
【図３２】  従来回路における多波長光の光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１  多波長一括発生光源
２  光サーキュレータ
３  群合分波器
４−１，４−ｍ  チャネル合分波器
６  光反射手段
１０  光発生部
１１−１，１１−２，１１−ｎ  半導体レーザ（ＬＤ）
１２  合波器
２０  多波長化変調部
２１  強度変調器
２２  位相変調器
２３  周期信号発生器
２４，２５  電圧調整部
３１  群分波器
３２−１，３２−ｍ  チャネル分波器
３３−１１，３３−１ｎ，３３−ｍ１，３３−ｍｎ  光変調器
３４−１，３４−ｍ  チャネル合波器
３５  群合波器
３６−１１，３６−１ｎ，３６−ｍ１，３６−ｍｎ，３７−１１，３７−１ｎ，３７−ｍ１，３７−ｍｎ  半導体光増幅器（ＳＯＡ）
４１−１，４１−２，４１−ｎ  繰り返しパルス光源
４２  合波器
２０１，２０１−１，２０１−２，２０１−Ｍ，２０１−Ｎ  多波長一括発生光源
２０３，２０３−１，２０３−Ｍ  光変調部
２１０  光発生部
２１１  半導体レーザ（ＬＤ）
２２０，２２０−１，２２０−２，２２０−Ｍ，２２０−Ｎ，２２０−Ｎ／ｍ．２２０−｛（ｍ−１）／ｍ）Ｎ｝  多波長化変調部
２２１  強度変調器
２２２  位相変調器
２２３  周期信号発生器
２２４，２２５  電圧調整部
２３１  分波器
２３２−１〜２３２−３，２３２−ｎ  光変調器
２３３  合波器
２４１，２４５  光スイッチ
２４２，２４６，２４７−１，２４７−Ｍ  光スターカプラ
２４３，２４８  Ｎ×Ｍ光スイッチ
２４４  光カプラ
３１１  多波長光源
３１２  光分波器
３１３−１，３１３−２，３１３−ｎ  光変調器（ＬＮ変調器）
３１４  光合波器
３１５，３１６  利得等化光ファイバ増幅器
３２１  偏波保持型光ファイバ増幅器
３２２  偏波無依存光ファイバ増幅器
３２３  偏波無依存利得等化器
３３１  光反射手段
３３２  光合分波器
３３３  光サーキュレータ
４０１−１，４０１−２  波長多重光信号送信部
４０２  光結合器
５１０  光源部
５１１−１，５１１−２  多波長一括発生光源
５１２  光スイッチ
５２０−１，５２０−２  多波長光変調回路
５２１  偏波保持型光ファイバ増幅器
５２２  群分波器
５２３−１，５２３−ｍ  チャネル分波器
５２４−１１，５２４−１ｎ，５２４−ｍ１，５２４−ｍｎ  光変調器
５２５−１，５２５−ｍ  チャネル合波器
５２６  群合波器
５２７  偏波無依存利得等化器
５３０  光スイッチ（光結合器）
【図１】
0003732804.tif 000002
【図２】
0003732804.tif 000003
【図３】
0003732804.tif 000004
【図４】
0003732804.tif 000005
【図５】
0003732804.tif 000006
【図６】
0003732804.tif 000007
【図７】
0003732804.tif 000008
【図８】
0003732804.tif 000009
【図９】
0003732804.tif 000010
【図１０】
0003732804.tif 000011
【図１１】
0003732804.tif 000012
【図１２】
0003732804.tif 000013
【図１３】
0003732804.tif 000014
【図１４】
0003732804.tif 000015
【図１５】
0003732804.tif 000016
【図１６】
0003732804.tif 000017
【図１７】
0003732804.tif 000018
【図１８】
0003732804.tif 000019
【図１９】
0003732804.tif 000020
【図２０】
0003732804.tif 000021
【図２１】
0003732804.tif 000022
【図２２】
0003732804.tif 000023
【図２３】
0003732804.tif 000024
【図２４】
0003732804.tif 000025
【図２５】
0003732804.tif 000026
【図２６】
0003732804.tif 000027
【図２７】
0003732804.tif 000028
【図２８】
0003732804.tif 000029
【図２９】
0003732804.tif 000030
【図３０】
0003732804.tif 000031
【図３１】
0003732804.tif 000032
【図３２】
0003732804.tif 000033