(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列を発生する光パルス列発生手段と、
前記光パルス列を入力し、縦モード間隔ｆ0(Hz）のコヒーレント白色光を発生する非線形光学媒質と
を備えた多波長光源において、
前記光パルス列発生手段と前記非線形光学媒質との間に、前記繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列をＭ分周（Ｍは２以上の整数）して繰り返し周波数ｆ0 ／Ｍ(Hz)の光パルス列を生成する光パルス列分周手段と、前記繰り返し周波数ｆ0 ／Ｍ(Hz)の光パルス列をＮ逓倍（Ｎは２以上の整数、ただしＭとＮは互いに素）して繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)の光パルス列を生成する光パルス列逓倍手段とを備え、
前記非線形光学媒質に繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)の光パルス列を入力して縦モード間隔ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)のコヒーレント白色光を発生させる
ことを特徴とする多波長光源。
【請求項２】
繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列を発生する光パルス列発生手段と、
前記光パルス列を入力し、縦モード間隔ｆ0(Hz）のコヒーレント白色光を発生する非線形光学媒質と
を備えた多波長光源において、
前記光パルス列発生手段と前記非線形光学媒質との間に、前記繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列をＮ逓倍（Ｎは２以上の整数）して繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ(Hz)の光パルス列を生成する光パルス列逓倍手段と、前記繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ(Hz)の光パルス列をＭ分周（Ｍは２以上の整数、ただしＭとＮは互いに素）して繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)の光パルス列を生成する光パルス列分周手段とを備え、
前記非線形光学媒質に繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)の光パルス列を入力して縦モード間隔ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)のコヒーレント白色光を発生させる
ことを特徴とする多波長光源。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の多波長光源において、
前記光パルス列発生手段と前記非線形光学媒質との間に、光パルスのパワーを増幅する光増幅器を少なくとも１つ配置する構成である
ことを特徴とする多波長光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発生する多波長光のチャネル周波数間隔の設定を容易にした多波長光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単体で複数の波長を発生できる多波長光源は、波長の制御性、低コスト、低消費電力、装置規模縮小の点で優れており、１本の光ファイバ中に異なるキャリア光波長の複数の光信号を伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）通信に用いる光源として研究開発が進められている。近年、ＷＤＭシステムでは伝送容量増大の要求によりチャネル数が増加しており、これに対応する多波長光源の一つとして、正確な光周波数およびチャネル周波数間隔で光を発生させることができるコヒーレント白色光源が注目されている（参考文献１：H.Takara et al.,"Over 1000 channel optical frequency chain generation from a single supercontinuum source with 12.5 GHz channel spacing for DWDM and frequency standards", ECOC2000, PD3.1, 2000) 。
【０００３】
図５は、コヒーレント白色光源の基本構成を示す。図において、コヒーレント白色光源は、光パルス列発生手段１および非線形光学媒質２により構成され、必要に応じて非線形光学媒質２の入力光パワーを増幅する光増幅器３が用いられる。光パルス列発生手段１で発生させた繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列を非線形光学媒質２に入力すると、広帯域なスペクトルのコヒーレント白色光が発生する。なお、コヒーレント白色光の発生原理については、例えば特開平８−２３４２４９号公報（コヒーレント白色光源）に詳細に説明されている。
【０００４】
このとき、コヒーレント白色光源の縦モード間隔、すなわちチャネル周波数間隔は、光パルス列発生手段１で発生する光パルス列の繰り返し周波数に等しい。すなわち、コヒーレント白色光源は、光パルス列発生手段１における繰り返し周波数に応じてチャネル周波数間隔が設定される。多波長光源としては、このコヒーレント白色光から縦モードを選択的に取り出すことになる。
【０００５】
ところが、これまで主に光パルス列発生手段１として使用されているモード同期レーザは、光パルスの繰り返し周波数ｆ0(Hz）が共振器長で決定されるので、繰り返し周波数を変化させることが困難である。また、パルス幅やＳＮ比などの特性に最適な繰り返し周波数が存在している。そのため、上記のコヒーレント白色光源で発生する多波長光のチャネル周波数間隔は、使用する光パルス列発生手段１の繰り返し周波数ｆ0(Hz）に固定され、それに応じたチャネル周波数間隔のＷＤＭ通信にしか適用できず、柔軟性に問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年のＷＤＭ通信は、通信需要の伸びに応じて伝送容量のさらなる拡大が求められている。また、ＷＤＭ通信の適用先により、信号ビットレートやチャネル数が多様化してきている。また、ＷＤＭ通信において利用可能な帯域を有効活用するには、信号ビットレートに応じて適切なチャネル周波数間隔にすることが必要となる。
【０００７】
本発明は、コヒーレント白色光源のチャネル周波数間隔の設定変更を容易にし、様々なチャネル周波数間隔のＷＤＭ通信に適用可能な多波長光源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】
本発明の多波長光源は、繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列を発生する光パルス列発生手段と、その光パルス列を入力して縦モード間隔ｆ0(Hz）のコヒーレント白色光を発生する非線形光学媒質との間に、繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列をＮ逓倍（Ｎは２以上の整数）して繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ(Hz)の光パルス列を生成する光パルス列逓倍手段を備える。これにより、非線形光学媒質に繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ(Hz)の光パルス列を入力し、縦モード間隔ｆ0 ×Ｎ(Hz)のコヒーレント白色光を発生させることができる。
【０００９】
また、本発明の多波長光源は、繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列を発生する光パルス列発生手段と、その光パルス列を入力して縦モード間隔ｆ0(Hz）のコヒーレント白色光を発生する非線形光学媒質との間に、繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列をＭ分周（Ｍは２以上の整数）して繰り返し周波数ｆ0 ／Ｍ(Hz)の光パルス列を生成する光パルス列分周手段を備える。これにより、非線形光学媒質に繰り返し周波数ｆ0 ／Ｍ(Hz)の光パルス列を入力して縦モード間隔ｆ0 ／Ｍ(Hz)のコヒーレント白色光を発生させることができる。
【００１０】
また、光パルス列逓倍手段と光パルス列分周手段を組み合わせて用いることにより、非線形光学媒質に繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)の光パルス列を入力して縦モード間隔ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)のコヒーレント白色光を発生させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態：参考例）
図１は、本発明の多波長光源の第１の実施形態（参考例）を示す。図において、本実施形態の多波長光源は、従来のコヒーレント白色光源における光パルス列発生手段１と非線形光学媒質２との間に、光パルス列逓倍手段４を配置することを特徴とする。なお、必要に応じて光パルス列逓倍手段４および非線形光学媒質２の前段に、光増幅器３を配置してもよい。
【００１２】
光パルス列発生手段１から出力される繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列は、光パルス列逓倍手段４に入力されてＮ逓倍され、繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ(Hz)の光パルス列になる。これにより、この光パルス列を入力する非線形光学媒質２では、縦モード間隔（チャネル周波数間隔）がｆ0 ×Ｎ(Hz)に広がったコヒーレント白色光（多波長光）を発生させることができる。例えば、繰り返し周波数10ＧHzの光パルス列を５逓倍（多重）し、繰り返し周波数50ＧHzの光パルス列を生成することにより、縦モード間隔が50ＧHzのコヒーレント白色光が得られ、チャネル周波数間隔50ＧHzのＷＤＭ通信に適用可能な多波長光源となる。
【００１３】
図２は、光パルス列逓倍手段４の構成例を示す。ここに示す光パルス列逓倍手段４は、プレーナ型の石英系光導波路回路（ＰＬＣ）による光パルス列多重回路である（参考文献２：H.Takara et al.,"100 Gbit/s optical signal eye-diagram measurement with optical sampling using organic nonlinear optical crystal", Electron. Lett., vol.32, no.24, pp.2256-2258,1996、参考文献３：S.Kawanishi et al.,"100 Gbit/s, 50km, and nonrepeated optical transmission employing all-optical multi/demultiplexing and PLL timing extraction", Electron. Lett., vol.29, no.12, pp.1075-1077,1993)。
【００１４】
図２(a) の光パルス列逓倍手段は、石英基板４１上に２つの１×Ｎカプラ４２と、その間を結合するＮ本の遅延時間の異なる光導波路４３とを形成した構成である。繰り返し周波数ｆ0 の光パルス列は、Ｎチャネルに分岐された後に各チャネルごとに異なる遅延時間（Ｔ／Ｎ：Ｔは光パルス列の周期）を与えて合波することによりＮ逓倍され、繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎの光パルス列が生成される（図２(a) はＮ＝５で５逓倍）。
【００１５】
図２(b) の光パルス列逓倍回路は、石英基板４１上に２×２カプラ４４および光導波路４３により構成されたマッハツェンダ干渉計をｎ段縦続に接続した構成である。本構成では、入力端から出力端まで２n 通りの遅延時間の異なる光路が形成される。繰り返し周波数ｆ0 の光パルス列は２n に分離され、それぞれ異なる遅延時間で伝搬して合波することにより、繰り返し周波数ｆ0 ×２n の光パルス列が生成される（図２(b) はｎ＝２で４逓倍）。
【００１６】
また、光パルス列逓倍手段４は図２の構成に限定されるものではなく、例えば特開平１１−３８２５９号公報（高速光パルス列発生装置）に記載のものなどが利用できる。これは、光パルス列逓倍回路として分散付与手段を用いるものである。分散付与手段により分散を与えられた繰り返し周波数ｆ0 の光パルス列のある時刻でのスペクトル成分に着目すると、分散の大きさによって光パルス中の２つ以上の異なる光周波数成分が含まれる。その異なる光周波数成分の光周波数差がｆ0 のＮ倍であれば、分散付与手段の出力に繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎの光パルス列が得られるという原理に基づいている。
【００１７】
（第２の実施形態：参考例）
図３は、本発明の多波長光源の第２の実施形態（参考例）を示す。図において、本実施形態の多波長光源は、従来のコヒーレント白色光源における光パルス列発生手段１と非線形光学媒質２との間に、光パルス列分周手段５を配置することを特徴とする。なお、必要に応じて光パルス列分周手段５および非線形光学媒質２の前段に、光増幅器３を配置してもよい。
【００１８】
光パルス列発生手段１から出力される繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列は、光パルス列分周手段５に入力されてＭ分周され、繰り返し周波数ｆ0 ／Ｍ(Hz)の光パルス列になる。これにより、この光パルス列を入力する非線形光学媒質２では、縦モード間隔（チャネル周波数間隔）がｆ0 ／Ｍ(Hz)に狭まったコヒーレント白色光（多波長光）を発生させることができる。例えば、繰り返し周波数10ＧHzの光パルス列を２分周し、繰り返し周波数５ＧHzの光パルス列を生成することにより、縦モード間隔が５ＧHzのコヒーレント白色光が得られ、チャネル周波数間隔５ＧHzのＷＤＭ通信に適用可能な多波長光源となる。
【００１９】
光パルス列分周手段５としては、例えばＬiＮbＯ3 光強度変調器や電界吸収型光変調器を用いて所定の繰り返し周波数で光パルスを出力する光ゲート回路などを利用することができる。
【００２０】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の多波長光源の第３の実施形態を示す。図において、本実施形態の多波長光源は、従来のコヒーレント白色光源における光パルス列発生手段１と非線形光学媒質２との間に、光パルス列逓倍手段４および光パルス列分周手段５を配置することを特徴とする。なお、光パルス列逓倍手段４と光パルス列分周手段５の配列は任意であるが、ここでは光パルス列分周手段５、光パルス列逓倍手段４の順に配置された例を示す。また、必要に応じて光パルス列分周手段５、光パルス列逓倍手段４および非線形光学媒質２の前段に、光増幅器３を配置してもよい。
【００２１】
光パルス列発生手段１から出力される繰り返し周波数ｆ0(Hz）の光パルス列は、光パルス列分周手段５に入力されてＭ分周され、繰り返し周波数ｆ0 ／Ｍ(Hz)の光パルス列になる。さらに、その光パルス列は、光パルス列逓倍手段４に入力されてＮ逓倍され、繰り返し周波数ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)の光パルス列になる。ここで、ＭとＮは互いに素とする。これにより、この光パルス列を入力する非線形光学媒質２では、縦モード間隔（チャネル周波数間隔）がｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)のコヒーレント白色光（多波長光）を発生させることができる。例えば、繰り返し周波数10ＧHzの光パルス列を２分周した後に５逓倍し、繰り返し周波数25ＧHzの光パルス列を生成することにより、縦モード間隔が25ＧHzのコヒーレント白色光が得られ、チャネル周波数間隔25ＧHzのＷＤＭ通信に適用可能な多波長光源となる。
【００２２】
このように、光パルス列逓倍手段４および光パルス列分周手段５を組み合わせることにより、多波長光源のチャネル周波数間隔をより柔軟に設定することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多波長光源は、光パルス列発生手段の繰り返し周波数ｆ0(Hz）を変えることなく、そのＮ倍または１／ＭまたはＮ／Ｍの繰り返し周波数の光パルス列を生成して非線形光学媒質に入力することにより、容易に縦モード間隔ｆ0 ×Ｎ(Hz)、ｆ0 ／Ｍ(Hz)、ｆ0 ×Ｎ／Ｍ(Hz)のコヒーレント白色光を発生させることができる。これにより、多波長光源のチャネル周波数間隔の設定変更が容易になり、様々なチャネル周波数間隔のＷＤＭ通信に適用可能な多波長光源を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多波長光源の第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】光パルス列逓倍手段４の構成例を示す図。
【図３】本発明の多波長光源の第２の実施形態を示すブロック図。
【図４】本発明の多波長光源の第３の実施形態を示すブロック図。
【図５】コヒーレント白色光源の基本構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１  光パルス列発生手段
２  非線形光学媒質
３  光増幅器
４  光パルス列逓倍手段
５  光パルス列分周手段
４１  石英基板
４２  １×Ｎカプラ
４３  光導波路
４４  ２×２カプラ
【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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