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JP4845145B2 - Broadband multi-wavelength light source - Google Patents

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JP4845145B2 JP2008087284A JP2008087284A JP4845145B2 JP 4845145 B2 JP4845145 B2 JP 4845145B2 JP 2008087284 A JP2008087284 A JP 2008087284A JP 2008087284 A JP2008087284 A JP 2008087284A JP 4845145 B2 JP4845145 B2 JP 4845145B2
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

本発明は、光通信における光位相が互いに同期した広帯域多波長周波数安定化光源に関するものである。   The present invention relates to a broadband multi-wavelength frequency stabilized light source in which optical phases in optical communication are synchronized with each other.

光ファイバ通信では、1990年代後半以降、大容量化のために波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)技術が採用されている。採用されている実用化システムでは、標準化された光周波数グリッドに合致した光周波数(波長)を有する個別の半導体レーザーを必要な数だけ多重実装して実現されている。   In optical fiber communication, wavelength division multiplexing (WDM) technology has been adopted since the late 1990s to increase capacity. The practical system that is adopted is realized by multiplexing and mounting the required number of individual semiconductor lasers having optical frequencies (wavelengths) that match the standardized optical frequency grid.

この場合、光ファイバ伝搬中に発現する光ファイバの非線形現象に伴い伝送能力が制限される。4光波混合と呼ばれる現象によって隣接グリッドの光周波数位置に新たな光が誘発されてしまう。この誘発された光は、当該グリッドに配置されたレーザー光源の信号にとってビート雑音として影響を及ぼし、伝送特性を劣化させる。誘発された光は、個別の半導体レーザー光源からの光とは無相関状態にあるのでビート雑音を生み出すことになる。このビート雑音強度は、誘発された光が微弱であっても信号光のSNRへの影響は強く、信号光強度に比べて−30dBを超えると、誤り率に反映される。   In this case, the transmission capability is limited due to the nonlinear phenomenon of the optical fiber that occurs during propagation of the optical fiber. Due to a phenomenon called four-wave mixing, new light is induced at the optical frequency position of the adjacent grid. This induced light affects the signal of the laser light source arranged on the grid as beat noise, and degrades transmission characteristics. The induced light will produce beat noise because it is uncorrelated with the light from the individual semiconductor laser sources. The beat noise intensity has a strong influence on the SNR of the signal light even if the induced light is weak, and is reflected in the error rate when it exceeds −30 dB compared to the signal light intensity.

ビート雑音の影響を抑制するには、これまで光ファイバへの入力光強度を弱める対策が多く施されてきた。この方法とは別に、相互の信号光位相状態に相関を持たせ、電界の干渉状態を制御することによって解決することができる。そのため、光位相同期化光源が有効となる。このような光源として、1つのCW(continuous−wave)レーザーから位相が同期した多波長光を発生する多波長光源がある(特許文献1参照)。   In order to suppress the influence of beat noise, many measures have been taken so far to weaken the input light intensity to the optical fiber. Apart from this method, the problem can be solved by correlating the signal light phase states with each other and controlling the interference state of the electric field. Therefore, an optical phase synchronization light source is effective. As such a light source, there is a multi-wavelength light source that generates multi-wavelength light whose phases are synchronized from one CW (continuous-wave) laser (see Patent Document 1).

図1に、このような多波長光源の構成例を示す。この多波長光源10は、連続発振するCW光源12と、CW光を位相変調する位相変調器14と、位相変調成分を振幅変調成分に変換する群速度分散媒質16と、振幅変調成分として観測される光周波数スペクトル列をさらに位相変調して帯域を拡大する位相変調器18とを備えている。多波長光源10は、位相変調器14を直接駆動し、位相変調器18を位相シフター22を介して駆動する信号発生器20と、CW光源12の駆動電流を制御する回路24と、CW光源12の温度を制御する回路26とをさらに備えている。信号発生器20は、変調周波数f[Hz]で発振し、この周波数fは、光周波数スペクトル列の周波数間隔を規定する。 FIG. 1 shows a configuration example of such a multi-wavelength light source. This multi-wavelength light source 10 is observed as an amplitude modulation component, a CW light source 12 that oscillates continuously, a phase modulator 14 that phase modulates CW light, a group velocity dispersion medium 16 that converts a phase modulation component into an amplitude modulation component, and the like. And a phase modulator 18 for further phase-modulating the optical frequency spectrum sequence to expand the band. The multi-wavelength light source 10 directly drives the phase modulator 14, the signal generator 20 that drives the phase modulator 18 via the phase shifter 22, a circuit 24 that controls the drive current of the CW light source 12, and the CW light source 12. And a circuit 26 for controlling the temperature of the. The signal generator 20 oscillates at a modulation frequency f m [Hz], and this frequency f m defines the frequency interval of the optical frequency spectrum sequence.

この多波長光源10において、CWレーザー光源12から発生されるCW光は、位相変調器14に入射され、そこで信号発生器からの変調周波数fの正弦波によって変調指数Δθ(=π/4)で位相変調され、チャープが付与される。チャープを受けたCW光は、群速度分散媒質を通過することで群速度分散B(=±1/(4πf ))[秒]が与えられる。群速度分散を受けたCW光は、位相変調器18において、周波数fの正弦波によって、位相シフターを介して変調指数Δθで位相変調される。これにより、広い周波数範囲にわたって、SNRの優れた平坦なスペクトル波形が得られる。 In this multi-wavelength light source 10, CW light generated from the CW laser light source 12, a phase modulator 14 is incident on, where the modulation index Δθ by a sinusoidal modulation frequency f m from the signal generator 1 (= π / 4 ) Is phase-modulated and chirped. The chirped CW light passes through the group velocity dispersion medium and is given a group velocity dispersion B 2 (= ± 1 / (4πf m 2 )) [second 2 ]. CW light received group velocity dispersion in the phase modulator 18, the sine wave of a frequency f m, is phase modulated by the modulation index [Delta] [theta] 2 through the phase shifter. As a result, a flat spectral waveform with excellent SNR can be obtained over a wide frequency range.

この多波長光源10で生成できる光周波数スペクトルは、図2に示すように、包絡線(エンベロープ)が台形となる。この光周波数スペクトルは、レーザー光源12の光周波数を中心に短波長側と長波長側に均等に拡がる。スペクトラム強度が一様とみなすことができ、長距離光通信に適用することができる帯域は、多波長光源の設計や今後の技術の進展(例えば、LN変調器のV−π駆動電圧の低減)にもよるが、概ね20nm前後である。それを超えると、雑音特性が劣化し長距離伝送の制限要因となる。   The optical frequency spectrum that can be generated by the multi-wavelength light source 10 has a trapezoidal envelope (envelope) as shown in FIG. This optical frequency spectrum is spread evenly on the short wavelength side and the long wavelength side around the optical frequency of the laser light source 12. The band that can be considered to have a uniform spectrum intensity and that can be applied to long-distance optical communication is the design of multi-wavelength light sources and the development of future technology (for example, reduction of the V-π drive voltage of an LN modulator). Although it depends, it is about 20 nm. Beyond that, the noise characteristics deteriorate and become a limiting factor for long-distance transmission.

特開2007−94143号公報JP 2007-94143 A W. C. Swann and S. L. Gilbert, “Pressure-induced shift and broadening of 1560-1630nm carbon monoxide wavelength-calibration lines,” J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 19, No. 10, October 2002, pp. 2461-2467WC Swann and SL Gilbert, “Pressure-induced shift and broadening of 1560-1630nm carbon monoxide wavelength-calibration lines,” J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 19, No. 10, October 2002, pp. 2461- 2467

このように、多波長光源10は、ビート雑音の影響を抑えることができ、WDM技術に適しているが、生成できるチャネル数(すなわち、帯域)には限界がある。光ファイバ伝送を所望の距離に対して実現するには、光源に高い品質、すなわち相対強度雑音(RIN:Relative Intensity Noise)の低さ、が求められる。一般に、光ファイバで数百kmの信号伝送を行うには、光源について−140dB/(Hz)1/2以下のRINが必要となる。ひとつの半導体レーザー光源から多数の送信用光周波数キャリアを生成する場合(図1のような場合)、レーザー光源に−150dB/(Hz)1/2以下(測定限界)のものを用いても、−140dB/(Hz)1/2以下の送信用光周波数キャリアは数十波程度に留まる。 As described above, the multi-wavelength light source 10 can suppress the influence of beat noise and is suitable for the WDM technique, but there is a limit to the number of channels (that is, the band) that can be generated. In order to realize optical fiber transmission for a desired distance, the light source is required to have high quality, that is, low relative intensity noise (RIN). In general, in order to perform signal transmission of several hundred km with an optical fiber, RIN of −140 dB / (Hz) 1/2 or less is required for the light source. When generating a large number of optical frequency carriers for transmission from one semiconductor laser light source (as shown in FIG. 1), even if a laser light source of −150 dB / (Hz) 1/2 or less (measurement limit) is used, The transmission optical frequency carrier of −140 dB / (Hz) 1/2 or less stays on the order of several tens of waves.

また、光源の安定性を確保するために、光吸収ガスセルのスペクトル吸収線に安定化させる手法が一般に用いられるが(非特許文献1)、吸収線の周波数と標準化された光周波数グリッドとは合致していないので、多波長光源の周波数帯設計の自由度は極めて限定的であった。   In order to ensure the stability of the light source, a method of stabilizing the spectrum absorption line of the light absorption gas cell is generally used (Non-Patent Document 1), but the frequency of the absorption line and the standardized optical frequency grid are not matched. Since this was not done, the degree of freedom in designing the frequency band of the multi-wavelength light source was extremely limited.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、多波長光源を用いて生成できる光周波数キャリア数を拡大することができ、光周波数帯の設計の自由度を向上することができる広帯域多波長光源を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and can increase the number of optical frequency carriers that can be generated using a multi-wavelength light source, and can improve the degree of freedom in designing the optical frequency band. The object is to provide a multi-wavelength light source.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、広帯域多波長光源であって、第1のレーザー光源の出力光から周波数間隔fmの第1の多波長光を発生する第1の多波長光発生手段と、第2のレーザー光源の出力光から周波数間隔fmの第2の多波長光を発生する第2の多波長光発生手段と、前記第1の多波長光発生手段からの前記第1の多波長光を周波数間隔2×fmの2つの光周波数キャリア群に分離し、分離された一方の光周波数キャリア群を第1の出力光とし、他方の光周波数キャリア群を第1の制御光として取り出す第1の分岐手段と、前記第2の多波長光発生手段からの前記第2の多波長光を周波数間隔2×fmの2つの光周波数キャリア群に分離し、分離された一方の光周波数キャリア群を第2の出力光とし、他方の光周波数キャリア群を第2の制御光として取り出す第2の分岐手段と、前記第1および第2の制御光の位相差を誤差信号として検出する位相検出手段と、前記検出した誤差信号に応じて、前記第1および第2のレーザー光源の一方の位相を制御する位相制御手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a broadband multi-wavelength light source, which is a first multi-wavelength light having a frequency interval fm from the output light of the first laser light source. First multi-wavelength light generating means for generating light, second multi-wavelength light generating means for generating second multi-wavelength light having a frequency interval fm from the output light of the second laser light source , and the first multi-wavelength light generating means. The first multi-wavelength light from the wavelength light generating means is separated into two optical frequency carrier groups having a frequency interval of 2 × fm, one of the separated optical frequency carrier groups is used as the first output light, and the other light A first branching unit that extracts a frequency carrier group as a first control light and the second multiwavelength light from the second multiwavelength light generating unit into two optical frequency carrier groups having a frequency interval of 2 × fm. Separating one of the separated optical frequency carrier groups into the second output light A second branching means for taking out the other optical frequency carrier group as the second control light, a phase detection means for detecting a phase difference between the first and second control lights as an error signal, and the detected error Phase control means for controlling one phase of the first and second laser light sources in accordance with a signal.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の広帯域多波長光源であって、前記位相検出手段は、前記第1および第2の制御光の一方に周波数オフセットを与える周波数シフト手段と、前記周波数オフセットを与えられた制御光と他方の制御光を合波する合波手段と、前記合波した光を受光する受光手段と、前記受光手段からの信号に前記周波数オフセットをかけて前記誤差信号を検出する位相検出手段とをさらに備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the broadband multi-wavelength light source according to claim 1, wherein the phase detecting means gives a frequency offset to one of the first and second control lights. A multiplexing means for combining the control light given the frequency offset and the other control light, a light receiving means for receiving the combined light, and applying the frequency offset to a signal from the light receiving means And a phase detecting means for detecting the error signal.

また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の広帯域多波長光源であって、前記第1および第2の分岐手段は、それぞれ前記第1および第2の多波長光の波長をインターリーブして制御光として取り出すインターリーブ手段であることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the broadband multi-wavelength light source according to claim 1 or 2, wherein the first and second branching units are the first and second multi-wavelength lights, respectively . It is an interleaving means for interleaving wavelengths and extracting them as control light.

また、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の広帯域多波長光源であって、前記第1および第2の制御光の一方を、FM変調を施したマイクロ波信号によって位相変調する位相変調手段と、前記位相変調した制御光を透過させて、特定の吸収線を吸収させる光吸収手段と、前記光吸収手段を透過した制御光を受光する第2の受光手段と、前記第2の受光手段からの信号と前記マイクロ波信号との位相差を第2の誤差信号として検出する第2の位相検出手段と、前記検出した第2の誤差信号に応じて、前記第1および第2のレーザー光源の一方の位相を制御する第2の位相制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the broadband multi-wavelength light source according to any one of claims 1 to 3, wherein one of the first and second control lights is subjected to FM modulation. Phase modulation means for phase modulation by a signal, light absorption means for transmitting the phase-modulated control light and absorbing a specific absorption line, and second light receiving means for receiving control light transmitted through the light absorption means When a second phase detecting means for detecting a phase difference between the signal and the microwave signal from the second light receiving means as a second error signal in response to the second error signal the detected, the And a second phase control means for controlling one of the phases of the first and second laser light sources.

また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の広帯域多波長光源であって、前記FM変調を施したマイクロ波信号の一部の周波数はITU−Tグリッド周波数との差に合致することを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the broadband multi-wavelength light source according to claim 4, wherein a part of the frequency of the microwave signal subjected to the FM modulation matches a difference from the ITU-T grid frequency. It is characterized by doing.

また、請求項6に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の広帯域多波長光源であって、第3のレーザー光源と、前記第3のレーザー光源からのレーザー光をFM信号で位相変調する位相変調手段と、前記位相変調したレーザー光を透過させて、特定の吸収線を吸収させる光吸収手段と、前記光吸収手段を透過したレーザー光を受光する第3の受光手段と、前記第3の受光手段からの信号を第3の誤差信号として検出する第3の位相検出手段と、前記検出した第3の誤差信号に応じて、前記第3のレーザー光源の位相を制御する第の位相制御手段と、前記第3のレーザー光と第2のマイクロ波信号の位相差を第4の誤差信号として取り出す第の位相検出手段と、前記検出した第4の誤差信号に応じて、前記第1および第2のレーザー光源の一方の位相を制御する第の位相制御手段とを備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the broadband multi-wavelength light source according to any one of claims 1 to 3, wherein the third laser light source and laser light from the third laser light source are converted into FM signals. A phase modulation means for phase-modulating the light, a light absorption means for transmitting the phase-modulated laser light and absorbing a specific absorption line, and a third light receiving means for receiving the laser light transmitted through the light absorption means, a third phase detector for detecting a signal from the third light-receiving means as a third error signal, in response to the third error signal the detected, to control the phase of the third laser light source third and phase control means, said third laser beam and a fourth phase detector means for extracting the phase difference between the second microwave signal as a fourth error signal, a fourth error signal out before dangerous In accordance with the first and second lasers. Characterized by comprising a fourth phase control means for controlling one phase of the over light sources.

また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の広帯域多波長光源であって、第2のマイクロ波信号の周波数は、ITU−Tグリッド周波数との差に合致することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the broadband multi-wavelength light source according to claim 6, wherein the frequency of the second microwave signal matches the difference from the ITU-T grid frequency. To do.

また、請求項8に記載の発明は、請求項4から7のいずれかに記載の広帯域多波長光源であって、前記特定の吸収線は、1.5μm帯にあることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the broadband multi-wavelength light source according to any one of claims 4 to 7, wherein the specific absorption line is in a 1.5 μm band.

また、請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれかに記載の広帯域多波長光源であって、前記第1の分岐手段からの前記第1の出力光と、前記第2の分岐手段からの前記第2の出力光とを合波する合波手段をさらに備えたことを特徴とする。
The invention of claim 9 is a broadband multi-wavelength light source according to any one of claims 1 to 8, said first output light from said first branching means, said second further comprising a multiplexing means for multiplexing the said second output light from the branching means and said.

また、請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の広帯域多波長光源であって、前記合波手段に入力される前記第1および第2の出力光の一方の位相を調整する光移相手段をさらに備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 10 is the broadband multi-wavelength light source according to claim 9, wherein the light adjusts one phase of the first and second output lights input to the multiplexing means. A phase shift means is further provided.

本発明によれば、全体の消費電力を抑制しつつ、ITU−Tで規定される光周波数グリッドに精度良く合致し、互いに光位相同期した多数の光周波数キャリアを生成することができる。消費電力が抑制されるメカニズムは、以下の通りである。長距離通信用半導体レーザー光源は、一般に温度安定化回路を必要とする。温度安定化回路における消費電力は、無視できず、平均2〜3Wを要する。さらに、40チャネルの波長多重システムでは、80〜120Wを温度安定化回路で消費することになる。本発明によれば、40チャネルのキャリアを1台の半導体レーザーで実現できるので、変調器等の駆動回路に必要な消費電力を差し引いても、消費電力を1/5に抑制できる。   According to the present invention, it is possible to generate a large number of optical frequency carriers that precisely match the optical frequency grid defined by ITU-T and are optically phase-synchronized with each other while suppressing the overall power consumption. The mechanism by which power consumption is suppressed is as follows. A semiconductor laser light source for long-distance communication generally requires a temperature stabilization circuit. The power consumption in the temperature stabilization circuit cannot be ignored and requires an average of 2 to 3 W. Furthermore, in a 40-channel wavelength multiplexing system, 80 to 120 W is consumed by the temperature stabilization circuit. According to the present invention, a 40-channel carrier can be realized by a single semiconductor laser, so that power consumption can be suppressed to 1/5 even if power consumption necessary for a drive circuit such as a modulator is subtracted.

本発明では、複数の多波長光源を用いて、光周波数キャリア数を拡大することができる。具体的には、複数の多波長光源の光位相を相互に同期させて合波することにより光周波数キャリアの拡大を図る。   In the present invention, the number of optical frequency carriers can be increased by using a plurality of multi-wavelength light sources. Specifically, the optical frequency carrier is expanded by combining the optical phases of a plurality of multi-wavelength light sources in synchronization with each other.

図1に示す多波長光源では、ひとつの半導体レーザー光源から多数の光周波数キャリアを生成しているので、これらキャリア間の光位相は同期している。しかし、複数の多波長光源を使用する場合、異なる多波長光源から生成されるキャリア間では光位相は無相関であり、同期していない。そこで、本発明では、これら複数の多波長光源から生成されるキャリア間の光位相を同期させて合波することにより光周波数キャリアの拡大を図る。   In the multi-wavelength light source shown in FIG. 1, since a large number of optical frequency carriers are generated from one semiconductor laser light source, the optical phases between these carriers are synchronized. However, when a plurality of multi-wavelength light sources are used, the optical phases are uncorrelated and not synchronized between carriers generated from different multi-wavelength light sources. Therefore, in the present invention, optical frequency carriers are expanded by synchronizing and multiplexing optical phases between carriers generated from these multiple wavelength light sources.

また、多波長光源の光周波数スペクトルは、図2に示すように、包絡線(エンベロープ)が台形となる。すなわち、中心光周波数から離れた光周波数キャリアの強度レベルが徐々に減少するため、端部のスペクトルは伝送用の光キャリアとしては不適である。本発明では、複数の多波長光源からの光キャリアを合波する際に、端部のスペクトル同士を電界加算することにより、光キャリアを拡大するとともに、帯域を通して平坦なスペクトル特性をえることができる。具体的には、多波長光源の光キャリアの光位相を相対的に90度移相させて合波することにより、電界が相互に加算され、光キャリアの純度を損なうことなく、スペクトルの強度を均一化することができる。   In addition, the optical frequency spectrum of the multi-wavelength light source has a trapezoidal envelope (envelope) as shown in FIG. That is, since the intensity level of the optical frequency carrier away from the center optical frequency gradually decreases, the spectrum at the end is not suitable as an optical carrier for transmission. In the present invention, when optical carriers from a plurality of multi-wavelength light sources are multiplexed, the optical carriers can be expanded and flat spectral characteristics can be obtained throughout the band by adding the electric fields of the end spectra. . Specifically, the optical phase of the optical carrier of the multi-wavelength light source is phase-shifted by 90 degrees and combined, so that the electric field is added to each other, and the spectral intensity is reduced without degrading the purity of the optical carrier. It can be made uniform.

さらに、光吸収セル(非特許文献1)を利用して、標準化された光周波数グリッドに対して多波長光源の光キャリア周波数を安定化することができる。具体的には、周波数安定度が正確に評価された原子または分子のスペクトル吸収線の1つに対して、オフセットをかけて多波長光源の光キャリアを安定化させることにより、標準化された光周波数グリッドに対して正確に安定化させることができる。   Furthermore, the optical carrier frequency of the multi-wavelength light source can be stabilized with respect to the standardized optical frequency grid using the light absorption cell (Non-Patent Document 1). Specifically, a standardized optical frequency is obtained by stabilizing an optical carrier of a multi-wavelength light source by applying an offset to one of atomic or molecular spectral absorption lines whose frequency stability has been accurately evaluated. It can be accurately stabilized against the grid.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図3に、本発明の第1の実施形態に係る広帯域多波長光源の構成例を示す。この広帯域多波長光源100は、概略、2つの系統からなる。すなわち、第1の系統は、光周波数が安定化されたマスター光源102と、多波長の光キャリアを生成する回路104と、多波長光キャリアを出力光と制御光にインターリーブするインターリーバー106とを備え、第2の系列は、光周波数が安定化されたスレーブ光源112と、多波長の光キャリアを生成する回路114と、多波長光キャリアを出力光と制御光にインターリーブするインターリーバー116とを備えている。さらに、広帯域多波長光源100は、第2の系統のインターリーバー116からの制御光を周波数シフト118と、周波数シフトされた制御光と第1の系統のインターリーバー106からの制御光を合波する回路120と、合波した制御光を受光する受光器122と、受光した信号を増幅する増幅器124と、増幅した信号の位相を検出する位相検出器126と、検出した位相に応じてスレーブ光源112の位相を制御する位相制御器128とを備えている。また、広帯域多波長光源100は、多波長光キャリア生成回路104および114に変調周波数fの信号を提供する発振器110と、周波数シフター118に周波数オフセットΔfの信号を提供する発振器130とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 3 shows a configuration example of the broadband multi-wavelength light source according to the first embodiment of the present invention. This broadband multi-wavelength light source 100 is generally composed of two systems. That is, the first system includes a master light source 102 with a stabilized optical frequency, a circuit 104 that generates a multi-wavelength optical carrier, and an interleaver 106 that interleaves the multi-wavelength optical carrier with output light and control light. The second series includes a slave light source 112 having a stabilized optical frequency, a circuit 114 that generates a multi-wavelength optical carrier, and an interleaver 116 that interleaves the multi-wavelength optical carrier into output light and control light. I have. Furthermore, the broadband multi-wavelength light source 100 combines the control light from the second system interleaver 116 with the frequency shift 118, and the frequency-shifted control light and the control light from the first system interleaver 106 are combined. The circuit 120, the light receiver 122 that receives the combined control light, the amplifier 124 that amplifies the received signal, the phase detector 126 that detects the phase of the amplified signal, and the slave light source 112 according to the detected phase And a phase controller 128 for controlling the phase of. Moreover, broadband multi-wavelength light source 100, includes an oscillator 110 which provides a signal of the modulation frequency f m in the multi-wavelength optical carrier generation circuit 104 and 114, an oscillator 130 which provides a signal of the frequency offset Δf to the frequency shifter 118 Yes.

マスター光源102は、周波数が安定化したレーザー光を出力し、このレーザー光が多波長光キャリア生成回路104で一定周波数間隔で並ぶ複数の光周波数キャリアに変換される。同様に、スレーブ光源112は、周波数が安定化したレーザー光を出力し、このレーザー光が多波長光キャリア生成回路114で一定周波数間隔で並ぶ複数の光周波数キャリアに変換される。多波長光キャリア生成回路として図1に示す構成を用いた場合、光周波数キャリアのスペクトル特性は、図2に示すように、スペクトルの包絡線(エンベロープ)は台形状になる。   The master light source 102 outputs laser light having a stabilized frequency, and this laser light is converted into a plurality of optical frequency carriers arranged at regular frequency intervals by the multi-wavelength optical carrier generation circuit 104. Similarly, the slave light source 112 outputs laser light with a stabilized frequency, and this laser light is converted into a plurality of optical frequency carriers arranged at regular frequency intervals by the multi-wavelength optical carrier generation circuit 114. When the configuration shown in FIG. 1 is used as the multi-wavelength optical carrier generation circuit, the spectral characteristic of the optical frequency carrier has a trapezoidal shape as shown in FIG.

ここで、光キャリアの周波数間隔は、周波数fで発振する発振器110からのクロック信号によって決定され、fとなる。図2の例では、f=25GHzである。多波長光キャリア生成回路の実現手段は、例えば、特許文献1に開示されているので、具体的な説明は省略する。また、マスター光源102およびスレーブ光源112に用いる光周波数安定化光源としては、多くの構成法が知られており、光吸収セルを用いる構成法は、例えば、非特許文献1に開示されているので、具体的な説明は省略する。 Here, the frequency interval of the optical carrier is determined by the clock signal from the oscillator 110 which oscillates at a frequency f m, the f m. In the example of FIG. 2, f m = 25 GHz. The means for realizing the multi-wavelength optical carrier generation circuit is disclosed in, for example, Patent Document 1, and will not be specifically described. Further, many configuration methods are known as the optical frequency stabilization light source used for the master light source 102 and the slave light source 112, and the configuration method using the light absorption cell is disclosed in Non-Patent Document 1, for example. Detailed description will be omitted.

多波長光キャリア生成回路104で生成された周波数間隔fの光周波数キャリアは、インターリーバー106によって周波数間隔2×fの2つの光周波数キャリア群に分離される。同様に、多波長光キャリア生成回路114で生成された周波数間隔fの光周波数キャリアは、インターリーバー116によって周波数間隔2×fの2つの光周波数キャリア群に分離される。ここで、2つの光周波数キャリア群の一方を出力光とし、他方を制御光としている。 Optical frequency carrier frequency interval f m generated by the multi-wavelength optical carriers generating circuit 104 is separated into two optical frequency carrier group frequency interval 2 × f m by interleaver 106. Similarly, the optical frequency carrier frequency interval f m generated by the multi-wavelength optical carriers generating circuit 114 is separated into two optical frequency carrier group frequency interval 2 × f m by interleaver 116. Here, one of the two optical frequency carrier groups is output light, and the other is control light.

図4は、これら出力光と制御光のスペクトルを模式的に表した図である。図4(a)および(b)は、第1の系統における出力光および制御光をそれぞれ示し、図4(c)および(d)は、第2の系統における出力および制御光をそれぞれ示している。図4にみられるように、第1の系統のスペクトルと、第2の系統のスペクトルとは、その帯域の中心周波数が異なり、帯域の端が重なるように配置構成されている。   FIG. 4 is a diagram schematically showing the spectra of the output light and the control light. 4A and 4B show the output light and the control light in the first system, respectively. FIGS. 4C and 4D show the output and the control light in the second system, respectively. . As seen in FIG. 4, the spectrum of the first system and the spectrum of the second system are arranged and configured so that the center frequencies of the bands are different and the ends of the bands overlap.

今、例えば、単一光源から25GHz間隔にて60波のマルチ光キャリア生成回路を設計したとする。帯域の中心にレーザー光源の出力光周波数が位置するので、マスターとスレーブレーザー光源の周波数差も20nm、約2.5THzとなるように大雑把に抽出する。その際、光ファイバ通信用光源として適用できるように、ITU−Tにて標準化されている光周波数グリッドにレーザー光源周波数を合致させるように選定する。光周波数グリッドは193.1THz±25×N GHz(Nは0、または自然数)と規定されている。すると、2つの光周波数キャリア群の端部では光周波数がほぼ一致して重なり合うことになる。ただし、この時点で合波しても、光位相は相互に無相関であるため、電界加算とはならず、ビート雑音を打つことになる。   Now, for example, assume that a 60-wave multi-optical carrier generation circuit is designed from a single light source at 25 GHz intervals. Since the output optical frequency of the laser light source is located at the center of the band, the frequency difference between the master and slave laser light sources is roughly extracted so as to be 20 nm and about 2.5 THz. At this time, the laser light source frequency is selected so as to match the optical frequency grid standardized by ITU-T so that it can be applied as a light source for optical fiber communication. The optical frequency grid is defined as 193.1 THz ± 25 × N GHz (N is 0 or a natural number). As a result, the optical frequencies almost coincide and overlap at the ends of the two optical frequency carrier groups. However, even if they are combined at this time, since the optical phases are uncorrelated with each other, the electric field is not added, and beat noise is generated.

2.5THz離れて無相関に発振しているレーザー光源間の光位相を同期させるために次のような構成をとる。第1および第2の系統の制御光のいずれか一方、図3の例では第2の系統の制御光を周波数シフター118によって、わずかに周波数をシフトさせる。例えば、レーザー光源112の線幅が数百KHzであれば、1MHz以上離調させるだけでよい。オフセット用の発振器130から出力されるクロック周波数Δfがこの離調周波数を与えることになる。   In order to synchronize the optical phase between laser light sources oscillating uncorrelated at 2.5 THz, the following configuration is adopted. In one of the first and second systems of control light, in the example of FIG. 3, the frequency of the second system of control light is slightly shifted by the frequency shifter 118. For example, if the line width of the laser light source 112 is several hundred KHz, it is only necessary to detune 1 MHz or more. The clock frequency Δf output from the offset oscillator 130 gives this detuning frequency.

周波数Δfだけ離調させた制御光を、他方の制御光、図3の例では第1の系統の制御光と合波器120で合波する。この合波器120は、例えば、光Y分岐結合器または方向性結合器である。その後、フォトダイオード(PD)などの受光器122および増幅回路124から構成されるビート信号検波器にて、離調周波数に相当するビート信号を電気信号として生成する。そして、このビート信号に対して、位相検波器126で位相敏感検波を行う。すなわち、オフセット用の発振器130から出力されるクロック周波数Δfとビート信号と掛け算を行うことによって位相差Δθを検出する。この位相差Δθが最小となるように、すなわちcosΔθが最大となるように、レーザー位相制御器128によりスレーブレーザー光源112の発振位相を制御する。この動作により、マスターレーザー光源102とスレーブレーザー光源112の両者の光位相が同期することになる。   The control light detuned by the frequency Δf is combined with the other control light, in the example of FIG. The multiplexer 120 is, for example, an optical Y branch coupler or a directional coupler. Thereafter, a beat signal corresponding to the detuning frequency is generated as an electric signal by a beat signal detector including a light receiver 122 such as a photodiode (PD) and an amplifier circuit 124. Then, phase sensitive detection is performed on the beat signal by the phase detector 126. That is, the phase difference Δθ is detected by multiplying the clock frequency Δf output from the offset oscillator 130 by the beat signal. The laser phase controller 128 controls the oscillation phase of the slave laser light source 112 so that the phase difference Δθ is minimized, that is, cos Δθ is maximized. By this operation, the optical phases of both the master laser light source 102 and the slave laser light source 112 are synchronized.

以下、数式を用いて説明する。第1の系統の制御光および第2の系統の制御光の電界成分をそれぞれE11およびE21とする。 Hereinafter, description will be made using mathematical expressions. The electric field components of the control light of the first system and the control light of the second system are E 11 and E 21 , respectively.

11=A11cos(2πf11+φ11
21=A21cos{2π(f21+Δf)+φ21
11、A21はそれぞれE11、E21の振幅を、f11、f21はそれぞれE11、E21の周波数を、φ11、φ21はそれぞれE11、E21の位相を表す。このE11およびE21を合波回路120にて合波すると光強度Iは次式で表される。
E 11 = A 11 cos (2πf 11 + φ 11 )
E 21 = A 21 cos {2π (f 21 + Δf) + φ 21 }
The amplitude of each A 11, A 21 is E 11, E 21, the frequencies of f 11, f 21 is E 11, E 21, φ 11 , respectively phi 21 represents the phase of E 11, E 21. When E 11 and E 21 are multiplexed by the multiplexing circuit 120, the light intensity I is expressed by the following equation.

I=<|E11+E21
=(A11+A21/2+2A1121cos{2π(f11−f21−Δf)+(φ11−φ21)}
直流成分は省いて、さらにf11≒f21であるから、次式のように表せる。
I = <| E 11 + E 21 | 2 >
= (A 11 + A 21) 2/2 + 2A 11 A 21 cos {2π (f 11 -f 21 -Δf) + (φ 11 -φ 21)}
Since the direct current component is omitted and f 11 ≈f 21 , it can be expressed by the following equation.

I=2A1121cos{2πΔf+(φ11−φ21)}
これにΔfをかけることにより2A1121cos{(φ11−φ21)}が得られる。したがって、cos{(φ11−φ21)}=0、すなわち位相差(φ11−φ21)が90度となるようにレーザー位相制御器128でスレーブレーザー光源112を制御することによって光同期が実現できる。
I = 2A 11 A 21 cos {2πΔf + (φ 11 −φ 21 )}
By multiplying this by Δf, 2A 11 A 21 cos {(φ 11 −φ 21 )} is obtained. Therefore, optical synchronization is achieved by controlling the slave laser light source 112 with the laser phase controller 128 so that cos {(φ 11 −φ 21 )} = 0, that is, the phase difference (φ 11 −φ 21 ) is 90 degrees. realizable.

以上により、マスターレーザー光源とスレーブレーザー光源間に高精度な同期が確立し、それぞれのレーザーから生成される光周波数キャリア(光コム)も同期を保つので光位相が互いに同期した広帯域多波長光源を実現することができる。なお、必要に応じて受光器112の前に、不要なスペクトル成分を除去するために光フィルタを挿入してもよい。   As described above, high-precision synchronization is established between the master laser light source and slave laser light source, and the optical frequency carrier (optical comb) generated from each laser is also kept in sync. Can be realized. If necessary, an optical filter may be inserted in front of the light receiver 112 in order to remove unnecessary spectral components.

図5に、第1の系統からの出力光と、第2の系統からの出力光とを合波して強度が均一な広帯域スペクトルを合成するための構成例を示す。これら2つの出力光は、光位相が同期している場合、相対的な位相関係を90度移相させて、Y分岐回路または3dB方向性結合器などの合波器152に入力すると、光キャリアの強度の損失なく合波することができる。図3の構成の場合、第1の系統と第2の系統の位相差(φ11−φ21)が90度になるように制御されているので、そのまま入力すると光キャリアの強度の損失なく合波することができる。 FIG. 5 shows a configuration example for combining the output light from the first system and the output light from the second system to synthesize a broadband spectrum with uniform intensity. When these two output lights are synchronized in optical phase, the relative phase relationship is shifted by 90 degrees and input to a multiplexer 152 such as a Y branch circuit or a 3 dB directional coupler. Can be combined without any loss of strength. In the case of the configuration shown in FIG. 3, the phase difference (φ 11 −φ 21 ) between the first system and the second system is controlled to be 90 degrees. Can wave.

また、図2に示したようなスペクトル端部の光強度が徐々に減少している光周波数領域において、両スペクトルを補完的に加算すると、光位相が同期しているので、相互に電界加算され、それぞれの端部での光周波数スペクトルが均一化される。図6に、スペクトルの端部が相互に電界加算され、光周波数スペクトルが均一化される様子を模式的に示す。図6は、図4(a)および(b)の2つの出力光が加算された様子を示している。   In addition, in the optical frequency region where the light intensity at the end of the spectrum as shown in FIG. 2 gradually decreases, if both spectra are complementarily added, the optical phase is synchronized, so that the electric fields are added to each other. The optical frequency spectrum at each end is made uniform. FIG. 6 schematically shows how the end portions of the spectrum are added to each other by an electric field, and the optical frequency spectrum is made uniform. FIG. 6 shows a state in which the two output lights in FIGS. 4A and 4B are added.

2つの出力光を合波するまでには、位相の揺らぎが生じ得るので、相対位相を90度に対して微調整可能な光移相器154を用いると、一層電界加算がより安定に行える。具体的には、出力パワーをモニタしながら最大となる位相に調整することができる。   Since the phase fluctuation may occur before the two output lights are combined, the use of the optical phase shifter 154 capable of finely adjusting the relative phase with respect to 90 degrees enables the electric field addition to be performed more stably. Specifically, the maximum phase can be adjusted while monitoring the output power.

このようにマルチ光周波数キャリアの裾野にある光周波数キャリア間で光位相の同期をとることにより、複数の多波長光源を組み合わせて広帯域化を図ることができる。この技術は、2つのキャリア群に対して実施可能であるだけでなく、複数の光周波数キャリア群に対して実現可能である。したがって、このようなチェーン化技術によって必要に応じて所望の帯域または所望の光周波数キャリア数の広帯域光源を実現することができる。なお、広い帯域で光位相が同期したスペクトル列を生成可能であることは、超短パルス光源の生成にも有効であることを意味する。すなわち、同期したスペクトル列を合成して超短パルスを生成することができる。また、図3の広帯域多波長光源の出力光を各波長に分波して使用する場合は、図5のように2つの出力光を合波しなくてもよい。   Thus, by synchronizing the optical phase between the optical frequency carriers at the base of the multi-optical frequency carrier, it is possible to achieve a wide band by combining a plurality of multi-wavelength light sources. This technique can be implemented not only for two carrier groups but also for a plurality of optical frequency carrier groups. Therefore, a broadband light source having a desired band or a desired number of optical frequency carriers can be realized as necessary by such a chaining technique. Note that the ability to generate a spectrum sequence in which optical phases are synchronized in a wide band means that it is also effective for generating an ultrashort pulse light source. That is, an ultrashort pulse can be generated by synthesizing synchronized spectrum sequences. Further, when the output light of the broadband multi-wavelength light source of FIG. 3 is used after being demultiplexed into each wavelength, the two output lights do not have to be combined as shown in FIG.

(第2の実施形態)
図7は、マスターおよびスレーブ光源の発振光周波数の選択の自由度を高めるための構成例を示している。第1の実施形態と同様の機能ブロックには、同様の符号を付して説明を省略する。広帯域多波長光源200は、広帯域多波長光源100の構成要素に加えて、第1の系統の制御光の位相を変調する位相変調器202と、特定の吸収線を有するガ光吸収セル204と、光吸収セルを透過した制御光を受光する受光器206と、受光した信号を増幅する増幅器208と、増幅した信号の位相を検出する位相検出器210と、検出した位相に応じてマスター光源102の位相を制御する位相制御器212とを備えている。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態と異なり、周波数シフター118が第1の系統の制御光の方に設置されている。
(Second Embodiment)
FIG. 7 shows a configuration example for increasing the degree of freedom in selecting the oscillation light frequency of the master and slave light sources. Functional blocks similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The broadband multi-wavelength light source 200 includes, in addition to the components of the broadband multi-wavelength light source 100, a phase modulator 202 that modulates the phase of the control light of the first system, a Ga light absorption cell 204 having a specific absorption line, The light receiver 206 that receives the control light transmitted through the light absorption cell, the amplifier 208 that amplifies the received signal, the phase detector 210 that detects the phase of the amplified signal, and the master light source 102 according to the detected phase. And a phase controller 212 for controlling the phase. In the second embodiment, unlike the first embodiment, the frequency shifter 118 is installed toward the control light of the first system.

第1の実施形態においては、一例として、マスターレーザー光源に光吸収セルを用いる構成法を示した(非特許文献1)。第1の実施形態においては、マスターレーザー光源102からレーザー光を光吸収セルのガス中を透過させ、レーザー光の発振周波数をガスのスペクトル吸収線に安定化させる。本実施形態においては、光源102の発振周波数とは独立に、スペクトル吸収が大きい吸収線または標準化されたグリッドに対して周波数シフト量を小さくできる吸収線を選択して、高いSNで安価な安定化を実施できる構成例を示す。   In the first embodiment, as an example, a configuration method using a light absorption cell as a master laser light source has been shown (Non-Patent Document 1). In the first embodiment, laser light is transmitted from the master laser light source 102 through the gas of the light absorption cell, and the oscillation frequency of the laser light is stabilized to the spectral absorption line of the gas. In this embodiment, independent of the oscillation frequency of the light source 102, an absorption line having a large spectral absorption or an absorption line capable of reducing the frequency shift amount with respect to a standardized grid is selected, and the stabilization is inexpensive with a high SN. A configuration example capable of implementing

本実施形態では、吸収線への安定化には多波長光キャリア発生回路からの制御光の任意の光周波数を用いることができきる。光吸収セルは、一般的にはレーザー分光技術などにより、その周波数安定度が正確に評価された原子もしくは分子の吸収線を用いる。それらのいくつかは、度量衡標準において標準物質として認定されている。光吸収セル204としては、例えば光通信帯では、アセチレン(C)、シアン化水素(HCN)、一酸化炭素(1216O、1316O)、水蒸気(HO)などの分子を単独または複数封入したものが用いられる。本実施形態では、一酸化炭素(1216O)を例にとって説明する。 In the present embodiment, any optical frequency of control light from the multi-wavelength optical carrier generation circuit can be used for stabilization to the absorption line. The light absorption cell generally uses an atomic or molecular absorption line whose frequency stability has been accurately evaluated by a laser spectroscopy technique or the like. Some of them are certified as reference materials in metrological standards. Examples of the light absorption cell 204 include molecules such as acetylene (C 2 H 2 ), hydrogen cyanide (HCN), carbon monoxide ( 12 C 16 O, 13 C 16 O), and water vapor (H 2 O) in the optical communication band. One or a plurality of these are encapsulated. In the present embodiment, carbon monoxide ( 12 C 16 O) will be described as an example.

図8に、光吸収セル204として一酸化炭素(1216O)を封入した吸収セルを用いた際の吸収スペクトルの例を示す。1216Oは、L帯において全部で40本以上の吸収線を有しており、それらの吸収線の波長はサブpm(10MHzのオーダ)の不確かさで安定なことが知られている(非特許文献1)。 FIG. 8 shows an example of an absorption spectrum when an absorption cell in which carbon monoxide ( 12 C 16 O) is enclosed is used as the light absorption cell 204. 12 C 16 O has a total of 40 or more absorption lines in the L band, and the wavelength of these absorption lines is known to be stable with an uncertainty of sub pm (on the order of 10 MHz) ( Non-patent document 1).

表1に、図8の吸収ピークに対応する光周波数と100GHz間隔および50GHz間隔のITUグリッド周波数との差νoffsetを示す。このνoffsetは、表1の100G Gridおよび50G Gridの列に示されており、単位はGHzである。表からわかるように、このνoffsetは、数GHzから数十GHz程度である。 Table 1 shows the difference ν offset between the optical frequency corresponding to the absorption peak of FIG. 8 and the ITU grid frequencies at 100 GHz intervals and 50 GHz intervals. This ν offset is shown in the columns of 100 G Grid and 50 G Grid in Table 1, and the unit is GHz. As can be seen from the table, this ν offset is about several GHz to several tens of GHz.

Figure 0004845145
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Figure 0004845145
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インターリーバー106の出力光の周波数をνout(i)とすると、次式が成立する。
νout(i)=νcell(i)+νoffset(i)
ここで、νcell(i)はi番目の吸収線の光周波数を表す。着目しているi番目の吸収線の近傍のITUグリッド周波数νout(i)を得るための最小周波数オフセット値νoffset(i)は、表から求めることができる。インターリーバー106の出力光の周波数νout(i)は、約20nmの範囲に拡がっているので、スペクトル吸収が大きく制御回路のSNを大きく設計できる吸収線を選択することができる。
When the frequency of the output light of the interleaver 106 is ν out (i), the following equation is established.
ν out (i) = ν cell (i) + ν offset (i)
Here, ν cell (i) represents the optical frequency of the i-th absorption line. The minimum frequency offset value ν offset (i) for obtaining the ITU grid frequency ν out (i) near the i-th absorption line of interest can be obtained from the table. Since the frequency ν out (i) of the output light of the interleaver 106 extends to a range of about 20 nm, it is possible to select an absorption line that has a large spectral absorption and can be designed to have a large SN of the control circuit.

本実施形態では、図7より規格化伝達特性が0.84(吸収が16%)とRブランチの中で吸収が最も大きく、表1より100/50GHzグリッド間隔との周波数オフセット値が比較的小さい第6番目の吸収線1568.7756nm(=191.09964THz)が最適である。図9は、この吸収線を拡大した図である。この場合、ITU−Tの光周波数グリッドとして191.1THzを選択すると、表1に示すように−360MHzの周波数オフセットである。すると、位相変調器202を駆動する信号は、オフセット周波数foffset(i)=360MHz、最大周波数偏移fFM≒10MHz、変調周波数fmpsd=1−10KHzのFM変調信号で構成できる。位相変調器202でインターリーバー106からの制御光をこのFM変調信号によって変調し、光吸収セル204を通過させて受光器206で受光させることにより、周波数偏移量が強度変調に変換される。この強度変調成分を増幅器208で増幅し、位相検出器210で誤差信号として検出することができる。検出した誤差信号に応じて、レーザー位相制御器212でマスター光源102の発振周波数を制御することにより、選択した吸収線の中心周波数へ発振周波数を安定化させることができる。この誤差信号は、以下のようにして抽出される。変調されたfoffsetのfmpsd成分がセルに一致するように設定される。受光器で電気変換された後は交流成分のみ残りfmpsdが増幅器208から位相検出器210に入力される。一方、変調周波数発生器fmpsdからの出力も位相検出器に入力され、この2つのfmpsd信号の位相差を位相検出器210で取り出す。 In this embodiment, the normalized transfer characteristic is 0.84 (absorption is 16%) as shown in FIG. 7, and the absorption is the largest in the R branch, and the frequency offset value with respect to the 100/50 GHz grid interval is relatively small from Table 1. The sixth absorption line 15687.7756 nm (= 191.09964 THz) is optimal. FIG. 9 is an enlarged view of this absorption line. In this case, when 191.1 THz is selected as the optical frequency grid of ITU-T, the frequency offset is −360 MHz as shown in Table 1. Then, the signal for driving the phase modulator 202 can be composed of an FM modulation signal having an offset frequency f offset (i) = 360 MHz, a maximum frequency deviation f FM ≈10 MHz, and a modulation frequency f mpsd = 1-10 KHz. The phase modulator 202 modulates the control light from the interleaver 106 with this FM modulation signal, passes through the light absorption cell 204 and is received by the light receiver 206, thereby converting the frequency shift amount into intensity modulation. This intensity modulation component can be amplified by the amplifier 208 and detected as an error signal by the phase detector 210. By controlling the oscillation frequency of the master light source 102 by the laser phase controller 212 according to the detected error signal, the oscillation frequency can be stabilized to the center frequency of the selected absorption line. This error signal is extracted as follows. The f mpsd component of the modulated f offset is set to match the cell. After electrical conversion by the light receiver, only the AC component remains and f mpsd is input from the amplifier 208 to the phase detector 210. On the other hand, the output from the modulation frequency generator f mpsd is also input to the phase detector, and the phase detector 210 extracts the phase difference between the two f mpsd signals.

(第3の実施形態)
図10に、本発明の第3の実施形態に係る広帯域多波長光源の構成例を示す。この広帯域光源300はマスター光源102、スレーブ光源112のほかに第3のレーザー光源304を用いる。第2の実施形態では、マスター光源側の制御光を光吸収セルを用いて安定化させていたが、本実施例では第3のレーザー光源を光吸収セルを用いて安定化させ、さらにそのレーザー光を利用してマスター光源を安定化させる構成になっている。
(Third embodiment)
FIG. 10 shows a configuration example of a broadband multi-wavelength light source according to the third embodiment of the present invention. The broadband light source 300 uses a third laser light source 304 in addition to the master light source 102 and the slave light source 112. In the second embodiment, the control light on the master light source side is stabilized by using the light absorption cell. However, in this embodiment, the third laser light source is stabilized by using the light absorption cell, and further, the laser. The light source is used to stabilize the master light source.

レーザー光源304からの出力光は位相変調器202に入力され、fmpsdで位相変調を受ける。さらに光吸収セル204を通過後、受光器206で電気変換され、増幅器208で増幅される。その後、位相検出器210でfmpsdと位相を検出される。その位相検出量に応じて、レーザー位相変調器302がレーザー光源304を制御することによりレーザー光源304が光吸収セル204の吸収線にロックされる。光スプリッター306のもう一方の出力は、光カプラでインターリーバー106からの制御光の一部と合波された後、受光器312で電気変換され、増幅器314で増幅された後、位相検出器316でfrefと位相比較される。位相検出器316の出力に応じて、レーザー位相制御器318は光周波数安定化マスター光源102を制御する。ここで、frefをレーザー光源304がロックしている波長と光周波数安定化マスター光源で生成した波長との差と等しくすることで、光周波数安定化マスター光源を任意の波長にロックすることができる。たとえば、レーザー光源304をCO吸収セルP−branch#4(表1−2)の吸収線にロックしたとすると、frefを1.22GHzとすれば、光周波数安定化マスター光源をITU−Tグリッド周波数に同期させることができる。なお、マスター光源102にスレーブ光源112を同期させる原理は、第2の実施形態と同様なので省略する。 The output light from the laser light source 304 is input to the phase modulator 202 and undergoes phase modulation at f mpsd . Further, after passing through the light absorption cell 204, it is electrically converted by the light receiver 206 and amplified by the amplifier 208. Thereafter, the phase detector 210 detects the phase of f mpsd . The laser light source 304 is locked to the absorption line of the light absorption cell 204 by the laser phase modulator 302 controlling the laser light source 304 in accordance with the phase detection amount. The other output of the optical splitter 306 is combined with a part of the control light from the interleaver 106 by an optical coupler, electrically converted by a light receiver 312, amplified by an amplifier 314, and then a phase detector 316. Is phase-compared with f ref . In response to the output of the phase detector 316, the laser phase controller 318 controls the optical frequency stabilized master light source 102. Here, by making f ref equal to the difference between the wavelength locked by the laser light source 304 and the wavelength generated by the optical frequency stabilization master light source, the optical frequency stabilization master light source can be locked to an arbitrary wavelength. it can. For example, if the laser light source 304 is locked to the absorption line of the CO absorption cell P-branch # 4 (Table 1-2), if f ref is 1.22 GHz, the optical frequency stabilized master light source is an ITU-T grid. Can be synchronized to the frequency. Note that the principle of synchronizing the slave light source 112 with the master light source 102 is the same as in the second embodiment, and is therefore omitted.

以上、本発明について、具体的にいくつかの実施形態について説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。   While the present invention has been described with respect to several specific embodiments, the embodiments described herein are merely illustrative in view of the many possible embodiments to which the principles of the present invention can be applied. It is not intended to limit the scope of the invention. The configuration and details of the embodiment exemplified here can be changed without departing from the spirit of the present invention. Further, the illustrative components and procedures may be changed, supplemented, or changed in order without departing from the spirit of the invention.

従来の多波長光源の構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example of the conventional multiwavelength light source. 図1の多波長光源で生成される光周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical frequency spectrum produced | generated with the multiwavelength light source of FIG. 本発明の第1の実施形態に係る広帯域多波長光源の構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example of the broadband multiwavelength light source which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図3の出力光と制御光のスペクトルを模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the spectrum of the output light of FIG. 3, and control light. 図3の2つの出力光を合波するための構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram illustrating a configuration example for multiplexing two output lights in FIG. 3. 図3の2つの出力光を合波して、光周波数スペクトルが均一化される様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that two output lights of FIG. 3 are combined, and an optical frequency spectrum is equalized. 本発明の第2の実施形態に係る広帯域多波長光源の構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example of the broadband multiwavelength light source which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 一酸化炭素(1216O)を封入した吸収セルの吸収スペクトルの例を示す図である。It is a diagram illustrating an example of the absorption spectrum of carbon monoxide (12 C 16 O) encapsulated absorption cell. 図8の第6番目の吸収線(1568.7756nm)を拡大した図である。It is the figure which expanded the 6th absorption line (1566.8756nm) of FIG. 本発明の第3の実施形態に係る広帯域多波長光源の構成例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structural example of the broadband multiwavelength light source which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 多波長光源
20 信号発生器
100 広帯域多波長光源
110 発振器
130 発振器
200 広帯域多波長光源
300 広帯域多波長光源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Multiwavelength light source 20 Signal generator 100 Broadband multiwavelength light source 110 Oscillator 130 Oscillator 200 Broadband multiwavelength light source 300 Broadband multiwavelength light source

Claims (10)

広帯域多波長光源であって、
第1のレーザー光源の出力光から周波数間隔fmの第1の多波長光を発生する第1の多波長光発生手段と、
第2のレーザー光源の出力光から周波数間隔fmの第2の多波長光を発生する第2の多波長光発生手段と、
前記第1の多波長光発生手段からの前記第1の多波長光を周波数間隔2×fmの2つの光周波数キャリア群に分離し、分離された一方の光周波数キャリア群を第1の出力光とし、他方の光周波数キャリア群を第1の制御光として取り出す第1の分岐手段と、
前記第2の多波長光発生手段からの前記第2の多波長光を周波数間隔2×fmの2つの光周波数キャリア群に分離し、分離された一方の光周波数キャリア群を第2の出力光とし、他方の光周波数キャリア群を第2の制御光として取り出す第2の分岐手段と、
前記第1および第2の制御光の位相差を誤差信号として検出する位相検出手段と、
前記検出した誤差信号に応じて、前記第1および第2のレーザー光源の一方の位相を制御する位相制御手段と
を備えたことを特徴とする広帯域多波長光源。
A broadband multi-wavelength light source,
First multi-wavelength light generating means for generating first multi-wavelength light having a frequency interval of fm from output light of the first laser light source;
Second multi-wavelength light generating means for generating second multi-wavelength light having a frequency interval of fm from the output light of the second laser light source;
Separating said first multi-wavelength light from the first multiple-wavelength light generating means into two light frequency carrier group frequency interval 2 × fm, the separated one of the optical frequency carrier group first output light And first branching means for taking out the other optical frequency carrier group as the first control light,
Separating the second multiple wavelength light from said second multiple wavelength light generating means into two light frequency carrier group frequency interval 2 × fm, the separated one of the optical frequency carrier group a second output light And second branching means for taking out the other optical frequency carrier group as second control light,
Phase detection means for detecting a phase difference between the first and second control lights as an error signal ;
A broadband multi-wavelength light source comprising: phase control means for controlling one phase of the first and second laser light sources in accordance with the detected error signal.
請求項1に記載の広帯域多波長光源であって、
前記位相検出手段は、
前記第1および第2の制御光の一方に周波数オフセットを与える周波数シフト手段と、
前記周波数オフセットを与えられた制御光と他方の制御光を合波する合波手段と、
前記合波した光を受光する受光手段と、
前記受光手段からの信号に前記周波数オフセットをかけて前記誤差信号を検出する位相検出手段と
をさらに備えたことを特徴とする広帯域多波長光源。
The broadband multi-wavelength light source according to claim 1,
The phase detection means includes
Frequency shifting means for providing a frequency offset to one of the first and second control lights;
A multiplexing means for multiplexing the control light given the frequency offset and the other control light;
A light receiving means for receiving the combined light;
A broadband multi-wavelength light source further comprising: phase detection means for detecting the error signal by applying the frequency offset to a signal from the light receiving means.
請求項1または2に記載の広帯域多波長光源であって、
前記第1および第2の分岐手段は、それぞれ前記第1および第2の多波長光の波長をインターリーブして制御光として取り出すインターリーブ手段であることを特徴とする広帯域多波長光源。
The broadband multi-wavelength light source according to claim 1 or 2,
The broadband multi-wavelength light source characterized in that the first and second branching means are interleaving means for interleaving the wavelengths of the first and second multi-wavelength lights as control lights, respectively .
請求項1から3のいずれかに記載の広帯域多波長光源であって、
前記第1および第2の制御光の一方を、FM変調を施したマイクロ波信号によって位相変調する位相変調手段と、
前記位相変調した制御光を透過させて、特定の吸収線を吸収させる光吸収手段と、
前記光吸収手段を透過した制御光を受光する第2の受光手段と、
前記第2の受光手段からの信号と前記マイクロ波信号との位相差を第2の誤差信号として検出する第2の位相検出手段と、
前記検出した第2の誤差信号に応じて、前記第1および第2のレーザー光源の一方の位相を制御する第2の位相制御手段と
をさらに備えたことを特徴とする広帯域多波長光源。
The broadband multi-wavelength light source according to any one of claims 1 to 3,
Phase modulation means for phase-modulating one of the first and second control lights with an FM-modulated microwave signal;
A light absorbing means for transmitting the phase-modulated control light and absorbing a specific absorption line ;
A second light receiving means for receiving control light transmitted through the light absorbing means;
Second phase detection means for detecting a phase difference between the signal from the second light receiving means and the microwave signal as a second error signal;
A broadband multi-wavelength light source, further comprising: second phase control means for controlling one of the phases of the first and second laser light sources in accordance with the detected second error signal.
請求項4に記載の広帯域多波長光源であって、
前記FM変調を施したマイクロ波信号の一部の周波数はITU−Tグリッド周波数との差に合致することを特徴とする広帯域多波長光源。
The broadband multi-wavelength light source according to claim 4,
A broadband multi-wavelength light source, wherein a frequency of a part of the microwave signal subjected to the FM modulation matches a difference with an ITU-T grid frequency.
請求項1から3のいずれかに記載の広帯域多波長光源であって、
第3のレーザー光源と、
前記第3のレーザー光源からのレーザー光をFM信号で位相変調する位相変調手段と、
前記位相変調したレーザー光を透過させて、特定の吸収線を吸収させる光吸収手段と、
前記光吸収手段を透過したレーザー光を受光する第3の受光手段と、
前記第3の受光手段からの信号を第3の誤差信号として検出する第3の位相検出手段と、
前記検出した第3の誤差信号に応じて、前記第3のレーザー光源の位相を制御する第の位相制御手段と、
前記第3のレーザー光と第2のマイクロ波信号の位相差を第4の誤差信号として取り出す第の位相検出手段と、
記検出した第4の誤差信号に応じて、前記第1および第2のレーザー光源の一方の位相を制御する第の位相制御手段と
を備えたことを特徴とする広帯域多波長光源。
The broadband multi-wavelength light source according to any one of claims 1 to 3,
A third laser light source;
Phase modulation means for phase-modulating the laser light from the third laser light source with an FM signal;
A light absorbing means for transmitting the phase-modulated laser light and absorbing a specific absorption line;
Third light receiving means for receiving the laser light transmitted through the light absorbing means;
Third phase detecting means for detecting a signal from the third light receiving means as a third error signal;
Third phase control means for controlling the phase of the third laser light source in accordance with the detected third error signal;
A fourth phase detecting means for extracting a phase difference between the third laser light and the second microwave signal as a fourth error signal;
Depending on the fourth error signal out before dangerous, the first and second fourth broadband multi-wavelength light source, characterized in that a phase control means for controlling one phase of the laser light source.
請求項6に記載の広帯域多波長光源であって、
第2のマイクロ波信号の周波数は、ITU−Tグリッド周波数との差に合致することを特徴とする広帯域多波長光源。
The broadband multi-wavelength light source according to claim 6,
A broadband multi-wavelength light source characterized in that the frequency of the second microwave signal matches the difference from the ITU-T grid frequency.
請求項4から7のいずれかに記載の広帯域多波長光源であって、
前記特定の吸収線は、1.5μm帯にあることを特徴とする広帯域多波長光源。
The broadband multi-wavelength light source according to any one of claims 4 to 7,
The specific absorption line is in a 1.5 μm band.
請求項1から8のいずれかに記載の広帯域多波長光源であって、
前記第1の分岐手段からの前記第1の出力光と、前記第2の分岐手段からの前記第2の出力光とを合波する合波手段をさらに備えたことを特徴とする広帯域多波長光源。
The broadband multi-wavelength light source according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the first output light, said second wideband multiple-wavelength to the second, further comprising a multiplexing means for multiplexing the output light from the branching means from said first branching means light source.
請求項9に記載の広帯域多波長光源であって、
前記合波手段に入力される前記第1および第2の出力光の一方の位相を調整する光移相手段をさらに備えたことを特徴とする広帯域多波長光源。
The broadband multi-wavelength light source according to claim 9,
A broadband multi-wavelength light source further comprising optical phase shift means for adjusting one phase of the first and second output lights input to the multiplexing means .
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