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技術 波長監視装置

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 手島光啓今岡淳古賀正文小原仁木原雅巳佐藤健一
出願日 1994年9月26日 (25年9ヶ月経過) 出願番号 1994-230019
公開日 1996年4月12日 (24年2ヶ月経過) 公開番号 1996-097775
状態 未査定
技術分野 ライトガイド一般及び応用 光伝送方式 光通信システム
主要キーワード 弁別動作 鋸波発生器 基準波長光 掃引電圧 掃引周期 ステップ信号 中心透過波長 掃引信号
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年4月12日)のものです。
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図面 (14)

目的

所定の波長間隔周波数間隔)で多重された波長多重光の各波長を高確度かつ厳密に弁別し、光集積化に適する波長監視装置を実現する。

構成

透過中心波長掃引によって波長多重光の各波長の信号光を出力する可変光フィルタと、基準波長光を出力する基準光源と、波長多重光の波長間隔に対応する周期的な透過中心波長を有する周期光フィルタと、周期光フィルタの透過中心波長を基準波長光の波長に安定化する制御回路と、周期光フィルタに入力された各波長の信号光に対する透過光受光し、周期光フィルタの各透過中心波長との相対波長誤差を検出する波長誤差検出回路と、可変光フィルタと周期光フィルタと波長誤差検出回路を接続する経路と、制御基準光源と周期光フィルタと制御回路を接続する経路とを所定の周期で切り替え切替手段とを備える。

概要

背景

波長多重光の各波長監視する従来の波長監視装置は、掃引型光フィルタ(例えば掃引型ファブリペロー干渉計)の透過中心波長を時間的に掃引し、波長誤差を時間領域に変換して波長弁別を行う構成になっている。

図11は、従来の波長監視装置の構成例を示す(水落,その他,「2電極MQWDFB-LDを用いた 622Mbit/s-16chFDMコヒーレント光伝送ステム」,信学論B-I, Vol.J77-B-I, No.5, pp.294-303, 1994) 。

図において、基準波長光と波長多重光は、光カプラ71で多重されて掃引型ファブリペロー干渉計72に入力される。掃引型ファブリペロー干渉計72は、発振器75に同期した鋸波発生器76で発生する鋸波(図12(a))で掃引され、その透過中心波長に一致する波長の光が光検出器73に受光される。光検出器73の出力パルス(図12(b))は、微分器78でそのピーク位置が微分検出され(図12(c))、サンプリング回路79でそのピーク位置に対応するサンプリングパルス(図12(d))に変換される。このサンプリングパルスと発振器75の出力信号(図12(e))は同期検波器80に入力され、その出力がサンプルホールド回路81に入力される。鋸波(図12(a))と発振器75の出力信号(図12(e))は同期しているので、サンプリングパルス(図12(d))で発振器75の出力信号(図12(e))の位相検波し、サンプルホールド回路81でその検波出力を保持することにより誤差信号(図12(f))を得ることができる。セレクタ74は、基準波長光および波長多重光の各波長と、掃引型ファブリペロー干渉計72の透過中心波長との相対誤差信号を順次切り替えて出力する。

基準波長光に対応する誤差信号は、加算器77で鋸波発生器76から出力される鋸波に加算して掃引型ファブリペロー干渉計72に印加され、基準波長光に対応する光検出器73の出力パルスの位置が鋸波のバイアス点になるように制御される。これにより、掃引型ファブリペロー干渉計72の透過中心波長を基準波長光の波長に安定化することができ、周辺温度の変動に対する温度補償機能をもたせることができる。

また、波長多重光の各波長に対応する誤差信号を波長多重光の各光源負帰還し、その注入電流または温度を制御することにより波長多重光の波長安定化を図ることができる。

以上示した従来構成に用いられる掃引型ファブリペロー干渉計は、圧電素子によって共振器長を掃引する機構が必要であるものの比較的簡単な光学回路で実現できる。また、掃引型ファブリペロー干渉計の透過中心波長および通過帯域幅を適宜選択することにより、所望の分解能広範囲波長変化を監視できる利点がある。

概要

所定の波長間隔周波数間隔)で多重された波長多重光の各波長を高確度かつ厳密に弁別し、光集積化に適する波長監視装置を実現する。

透過中心波長の掃引によって波長多重光の各波長の信号光を出力する可変光フィルタと、基準波長光を出力する基準光源と、波長多重光の波長間隔に対応する周期的な透過中心波長を有する周期光フィルタと、周期光フィルタの透過中心波長を基準波長光の波長に安定化する制御回路と、周期光フィルタに入力された各波長の信号光に対する透過光を受光し、周期光フィルタの各透過中心波長との相対波長誤差を検出する波長誤差検出回路と、可変光フィルタと周期光フィルタと波長誤差検出回路を接続する経路と、制御基準光源と周期光フィルタと制御回路を接続する経路とを所定の周期で切り替える切替手段とを備える。

目的

本発明は、所定の波長間隔(周波数間隔)で多重された波長多重光の各波長を高確度かつ厳密に弁別することができ、さらに光集積化に適する波長監視装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
6件

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請求項1

複数の波長信号光多重した波長多重光が入力され、所定の掃引信号によって掃引される透過中心波長に対応する波長の信号光を順次出力する可変光フィルタと、所定の波長に安定化された基準波長光を出力する基準光源と、前記波長多重光の波長間隔に対応する周期的な透過中心波長を有する周期光フィルタと、前記周期光フィルタに入力された前記基準波長光に対する透過光受光し、周期光フィルタの1つの透過中心波長と基準波長光の相対波長誤差に応じて透過特性を制御し、周期光フィルタの透過中心波長を基準波長光の波長に応じて安定化する制御回路と、前記周期光フィルタに入力された前記各波長の信号光に対する透過光を受光し、周期光フィルタの各透過中心波長との相対波長誤差を検出する波長誤差検出回路と、前記可変光フィルタと前記周期光フィルタと前記波長誤差検出回路を接続する経路と、制御基準光源と前記周期光フィルタと前記制御回路を接続する経路とを所定の周期で切り替え切替手段とを備えたことを特徴とする波長監視装置

請求項2

複数の波長の信号光を多重した波長多重光が入力され、所定の掃引信号によって掃引される透過中心波長に対応する波長の信号光を順次出力する可変光フィルタと、所定の波長に安定化された基準波長光を出力する基準光源と、前記波長多重光の波長間隔に対応する周期的な透過中心波長を有する複数の周期光フィルタが一体化され、それぞれの透過特性が同期して制御されるトラッキング周期光フィルタと、前記トラッキング周期光フィルタに入力された前記基準波長光に対する透過光を受光し、トラッキング周期光フィルタの1つの透過中心波長と基準波長光の相対波長誤差に応じて透過特性を制御し、トラッキング周期光フィルタの透過中心波長を基準波長光の波長に応じて安定化する制御回路と、前記トラッキング周期光フィルタに入力された前記各波長の信号光に対する透過光を受光し、トラッキング周期光フィルタの各透過中心波長との相対波長誤差を検出する波長誤差検出回路とを備えたことを特徴とする波長監視装置。

請求項3

複数の波長の信号光を多重した波長多重光が入力され、各波長の信号光を分波する光分波器と、所定の波長に安定化された基準波長光を出力する基準光源と、前記波長多重光の波長間隔に対応する周期的な透過中心波長を有する複数の周期光フィルタが一体化され、それぞれの透過特性が同期して制御されるトラッキング周期光フィルタと、前記トラッキング周期光フィルタに入力された前記基準波長光に対する透過光を受光し、トラッキング周期光フィルタの1つの透過中心波長と基準波長光の相対波長誤差に応じて透過特性を制御し、トラッキング周期光フィルタの透過中心波長を基準波長光の波長に応じて安定化する制御回路と、前記トラッキング周期光フィルタに入力された前記各波長の信号光に対する透過光をそれぞれ受光し、トラッキング周期光フィルタの各透過中心波長との相対波長誤差を検出する各波長対応の波長誤差検出回路とを備えたことを特徴とする波長監視装置。

請求項4

請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の波長監視装置において、制御回路は、所定の参照信号を発生する発振器と、前記参照信号により周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタの透過中心波長を微小変調する手段と、前記周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタの透過光を受光し、前記参照信号により同期検波して透過中心波長と基準波長光の相対波長誤差を検出する波長誤差検出手段と、前記相対波長誤差に応じた信号を前記参照信号に加算して前記周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタに負帰還する手段とを備えたことを特徴とする波長監視装置。

請求項5

請求項4に記載の波長監視装置において、波長誤差検出回路は、周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタの透過光を受光し、制御回路で生成された参照信号により同期検波して透過中心波長に対する相対波長誤差を検出する構成であることを特徴とする波長監視装置。

技術分野

0001

本発明は、波長多重光の各波長を高確度監視する波長監視装置に関する。

背景技術

0002

波長多重光の各波長を監視する従来の波長監視装置は、掃引型光フィルタ(例えば掃引型ファブリペロー干渉計)の透過中心波長を時間的に掃引し、波長誤差を時間領域に変換して波長弁別を行う構成になっている。

0003

図11は、従来の波長監視装置の構成例を示す(水落,その他,「2電極MQWDFB-LDを用いた 622Mbit/s-16chFDMコヒーレント光伝送ステム」,信学論B-I, Vol.J77-B-I, No.5, pp.294-303, 1994) 。

0004

図において、基準波長光と波長多重光は、光カプラ71で多重されて掃引型ファブリペロー干渉計72に入力される。掃引型ファブリペロー干渉計72は、発振器75に同期した鋸波発生器76で発生する鋸波図12(a))で掃引され、その透過中心波長に一致する波長の光が光検出器73に受光される。光検出器73の出力パルス図12(b))は、微分器78でそのピーク位置が微分検出され(図12(c))、サンプリング回路79でそのピーク位置に対応するサンプリングパルス図12(d))に変換される。このサンプリングパルスと発振器75の出力信号図12(e))は同期検波器80に入力され、その出力がサンプルホールド回路81に入力される。鋸波(図12(a))と発振器75の出力信号(図12(e))は同期しているので、サンプリングパルス(図12(d))で発振器75の出力信号(図12(e))の位相検波し、サンプルホールド回路81でその検波出力を保持することにより誤差信号図12(f))を得ることができる。セレクタ74は、基準波長光および波長多重光の各波長と、掃引型ファブリペロー干渉計72の透過中心波長との相対誤差信号を順次切り替えて出力する。

0005

基準波長光に対応する誤差信号は、加算器77で鋸波発生器76から出力される鋸波に加算して掃引型ファブリペロー干渉計72に印加され、基準波長光に対応する光検出器73の出力パルスの位置が鋸波のバイアス点になるように制御される。これにより、掃引型ファブリペロー干渉計72の透過中心波長を基準波長光の波長に安定化することができ、周辺温度の変動に対する温度補償機能をもたせることができる。

0006

また、波長多重光の各波長に対応する誤差信号を波長多重光の各光源負帰還し、その注入電流または温度を制御することにより波長多重光の波長安定化を図ることができる。

0007

以上示した従来構成に用いられる掃引型ファブリペロー干渉計は、圧電素子によって共振器長を掃引する機構が必要であるものの比較的簡単な光学回路で実現できる。また、掃引型ファブリペロー干渉計の透過中心波長および通過帯域幅を適宜選択することにより、所望の分解能広範囲波長変化を監視できる利点がある。

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、従来構成では、掃引型ファブリペロー干渉計の圧電素子に印加する電圧に対して、圧電素子の変位量および透過中心波長が比例するものとしている。しかし、実際には図13(1) に示すように、圧電素子の変位量は印加電圧に比例せず、ヒステリシスを有する。したがって、圧電素子の変位量に対応する透過中心波長を等間隔に設定しようとすると、印加電圧は等間隔(V1〜V6)にならず、図13(2) に破線で示す補正電圧(V2'〜V5')を印加する必要があった。

0009

すなわち、従来構成のように掃引電圧が鋸波による直線的な波形では、透過中心波長を直線的に掃引することができない。したがって、同一クロックに同期したサンプリングを実施している従来構成では、広範囲な波長範囲で厳密な波長弁別が困難であり、任意の波長間隔で多重された波長多重光の高確度な監視が不可能であった。

0010

また、ファブリペロー干渉計を用いた構成では、基準波長光の波長を基準に波長多重光の各波長変化を相対的に監視することができるが、基準波長光の波長が厳密に安定化されていないために絶対波長の測定が困難であった。

0011

本発明は、所定の波長間隔(周波数間隔)で多重された波長多重光の各波長を高確度かつ厳密に弁別することができ、さらに光集積化に適する波長監視装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

請求項1に記載の波長監視装置は、波長多重光が入力され、所定の掃引信号によって掃引される透過中心波長に対応する波長の信号光を順次出力する可変光フィルタと、所定の波長に安定化された基準波長光を出力する基準光源と、波長多重光の波長間隔に対応する周期的な透過中心波長を有する周期光フィルタと、周期光フィルタに入力された基準波長光に対する透過光を受光し、周期光フィルタの1つの透過中心波長と基準波長光の相対波長誤差に応じて透過特性を制御し、周期光フィルタの透過中心波長を基準波長光の波長に応じて安定化する制御回路と、周期光フィルタに入力された各波長の信号光に対する透過光を受光し、周期光フィルタの各透過中心波長との相対波長誤差を検出する波長誤差検出回路と、可変光フィルタと周期光フィルタと波長誤差検出回路を接続する経路と、制御基準光源と周期光フィルタと制御回路を接続する経路とを所定の周期で切り替える切替手段とを備える。

0013

請求項2に記載の波長監視装置は、請求項1の切替手段と周期光フィルタを、複数の周期光フィルタが一体化されてそれぞれの透過特性が同期して制御されるトラッキング周期光フィルタに置き換え、トラッキング周期光フィルタを介して基準光源と制御回路、可変光フィルタと波長誤差検出回路とを常時接続することを特徴とする。

0014

請求項3に記載の波長監視装置は、請求項2の可変光フィルタを光分波器に置き換え、さらに各波長対応の波長誤差検出回路を備える。請求項4は、波長監視装置の制御回路の構成を限定する。制御回路は、所定の参照信号を発生する発振器と、参照信号により周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタの透過中心波長を微小変調する手段と、周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタの透過光を受光し、参照信号により同期検波して透過中心波長と基準波長光の相対波長誤差を検出する波長誤差検出手段と、相対波長誤差に応じた信号を参照信号に加算して周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタに負帰還する手段とを備える。

0015

請求項5は、波長監視装置の波長誤差検出回路の構成を限定する。波長誤差検出回路は、周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタの透過光を受光し、制御回路で生成された参照信号により同期検波して透過中心波長に対する相対波長誤差を検出する構成である。

0016

本発明の波長監視装置は、所定の波長に安定化された基準波長光に周期光フィルタの透過中心波長を制御することにより、絶対波長に同期した波長弁別動作が可能となる。

0017

波長多重光の各波長弁別は、周期光フィルタの周期的な透過中心波長との相対波長誤差を検出して行う。請求項1,2の波長監視装置では、透過中心波長が掃引される可変光フィルタを用いて波長多重光を各波長の信号光を分離し、周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタに入力する。請求項3の波長監視装置では、光分波器を用いて波長多重光を各波長の信号光を分離し、トラッキング周期光フィルタに入力する。前者は波長多重光の各波長弁別を時分割で行い、後者は波長多重光の各波長弁別を同時に行う。

0018

また、請求項2,3の波長監視装置では、トラッキング周期光フィルタを用いることにより、トラッキング周期光フィルタの透過中心波長を基準波長光の波長に安定化しながら、波長多重光の波長誤差を高確度に弁別することができる。

0019

請求項4,5の波長監視装置の制御回路および波長誤差検出回路では、参照信号により周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタの透過中心波長を微小変調し、その透過光を参照信号で同期検波することにより相対波長誤差を検出することができる。

0020

なお、本発明の波長監視装置で得られた波長誤差信号を波長多重光の各波長に対応した光源に負帰還し、その注入電流または温度を制御することにより、波長(光周波数)の安定化を図ることができる。

0021

(第1実施例)図1は、本発明の第1実施例の構成を示す(請求項1)。

0022

図において、基準光源11は、原子あるいは分子吸収線に安定化した波長をもつ基準波長光を出力する。監視対象の波長多重光は可変光フィルタ12に入力される。可変光フィルタ12は、波形発生器13から出力される掃引信号aに応じて透過中心波長が掃引される掃引ファブリペロー干渉計または音響光学可変フィルタが用いられ、波長多重光の各波長の光信号を順次出力する。各波長の光信号と基準波長光は、光スイッチ14−1で切り替えられて周期光フィルタ15に入力される。周期光フィルタ15は、周期的な透過中心波長を有するファブリペロー干渉計またはマッハツェンダ干渉計が用いられる。その出力光は、光スイッチ14−2で切り替えて制御回路16または波長誤差検出回路17に入力される。制御回路16は制御信号bを周期光フィルタ15に送出し、参照信号cを波長誤差検出回路17に送出する。波長誤差検出回路17の出力はセレクタ18に入力され、波長多重光の各波長誤差信号に分離される。波形発生器13から出力される同期信号dは、光スイッチ制御回路19およびセレクタ18に入力される。光スイッチ制御回路19は、同期信号dに応じた切替信号eを光スイッチ14−1,14−2に送出する。

0023

図2は、基準光源11の構成例を示す。なお、本構成は文献(Y.Sakai et al.,"Frequency stabilization of laser diodes using 1.51-1.55μm absorptionlines of 12C2H2 and 13C2H2 ",IEEE J. Quantum Electron, Vol.28, No.1,pp.75-81, 1992) に記載されているものである。

0024

図において、温度安定化された半導体レーザ21には、直流電源22から供給されるバイアス電流に発振器23から出力される変調信号重畳して印加される。この変調信号により周波数変調された半導体レーザ21の出力光は、C2H2ガスセル24を介して光検出器25に受光される。光検出器25の出力は、同期検波器26で変調信号により検波され、ガス(分子) の吸収線のピークの1つとの波長誤差が検出される。この誤差信号を制御回路27によって半導体レーザ21に負帰還することにより、半導体レーザ21の発振波長をガス(分子)の吸収線の波長に長期にわたって安定化することができる。

0025

図3は、制御回路16の構成例を示す。図において、光スイッチ14−2を介して入力される周期光フィルタ15の出力光を受光する光検出器31、参照信号cを出力する発振器32、光検出器31の出力を参照信号cで同期検波する同期検波器33、同期検波器33の出力から高調波成分を除去するローパスフィルタLPF)34、ローパスフィルタ34の出力と参照信号cとを加算して周期光フィルタ15に送出する制御信号bを生成する加算器35により構成される。

0026

図4は、波長誤差検出回路17の構成例を示す。図において、光スイッチ14−2を介して入力される周期光フィルタ15の出力光を受光する光検出器41、光検出器41の出力を参照信号cで同期検波する同期検波器42、同期検波器42の出力から高調波成分を除去するローパスフィルタ(LPF)43により構成される。ローパスフィルタ43の出力がセレクタ18に送出される。

0027

図5は、第1実施例の各信号を示す。図において、掃引信号aは、可変光フィルタ12の透過中心波長を波長多重光の波長間隔に対応して順次設定する多値ステップ信号である。その1周期のステップ数は、波長多重数+1(基準波長光に対応)である。なお、基準波長光に対応するタイミングの掃引信号電圧は任意である。同期信号dは、掃引信号aのステップ、すなわち可変光フィルタ12の透過中心波長の切替タイミングに同期した信号であり、セレクタ18はその切替タイミングで出力ポートを順次切り替える。切替信号eは、光スイッチ制御回路19で同期信号dの所定の周期(掃引信号aの1周期)ごとに生成され、光スイッチ14−1,14−2を同時に切り替える。

0028

図6は、第1実施例の動作原理を示す。図において、(1) は波長多重光の波長配置および可変光フィルタ12の透過特性、(2) は基準波長光の波長配置、(3) は周期光フィルタ15の透過特性、(4) は同期検波器33,42で得られる周期光フィルタ15の微分透過特性である。

0029

本実施例の特徴は、基準光源11,光スイッチ14−1,周期光フィルタ15,光スイッチ14−2,制御回路16で安定化回路を構成し、周期光フィルタ15の透過中心波長を原子あるいは分子の吸収線に安定化した基準波長光の波長に安定化するところにある。さらに、可変光フィルタ12,光スイッチ14−1,周期光フィルタ15,光スイッチ14−2,波長誤差検出回路17で波長弁別回路を構成し、周期光フィルタ15の透過中心波長の周期性を利用して波長多重光の各波長を弁別するところにある。

0030

以下、図1図6を参照して安定化回路と波長弁別回路の動作について説明する。安定化回路を動作させるには、切替信号eによって光スイッチ14−1,14−2を切り替え、基準光源11、周期光フィルタ15、制御回路16を接続し、基準光源11から出力される基準波長光を周期光フィルタ15に入力する。周期光フィルタ15は、制御回路16の発振器32で生成される参照信号cによって中心透過波長が微小変調される。この周期光フィルタ15の出力光を制御回路16の光検出器31で受光し、その出力を同期検波器33で参照信号cによって同期検波し、ローパスフィルタ34で高調波成分を除去することにより、基準波長光の波長と周期光フィルタ15の1つの透過中心波長との相対波長誤差を検出することができる。この相対波長誤差に応じた信号を加算器35を介して制御信号bとして周期光フィルタ15に負帰還することにより、相対波長誤差をゼロにするループが働き、周期光フィルタ15の1つの透過中心波長を基準波長光の波長に安定化することができる。

0031

なお、基準波長光の波長は原子あるいは分子の吸収線に安定化されているので、周期光フィルタ15の各透過中心波長は所定の波長に極めて安定に制御される。また、安定化回路の動作は、切替信号eによって掃引信号aの1周期ごとに繰り返されるので、周期光フィルタ15の各透過中心波長を長期に渡って安定化することができる。

0032

波長弁別回路を動作させるには、切替信号eによって光スイッチ14−1,14−2を切り替え、可変光フィルタ12、周期光フィルタ15、波長誤差検出回路17を接続する。可変光フィルタ12に印加する掃引信号aは、その透過中心波長が波長多重光の波長間隔に対応して変化するように調整された多値ステップ信号であり、波長多重光の各波長の光信号(チャネル)を順次切り替えて周期光フィルタ15に送出する。一方、周期光フィルタ15の透過中心波長の間隔は、波長多重光の正規の波長間隔に対応している。したがって、周期光フィルタ15の出力光を波長誤差検出回路17の光検出器41で受光し、その出力を同期検波器42で参照信号cによって同期検波し、ローパスフィルタ43で高調波成分を除去することにより、波長多重光の各波長と周期光フィルタ15の各透過中心波長との相対波長誤差を掃引周期で順次検出することができる。この相対波長誤差に応じた信号をセレクタ18に入力し、掃引信号aの各チャネル切り替えに同期した同期信号dによって出力ポートを順次切り替えることにより、波長多重光の各波長に対応した波長誤差信号を分離して取り出すことができる。

0033

このように、可変光フィルタ12の印加電圧に対する透過中心波長変化の非直線性校正する掃引信号(多値ステップ信号)aを用いて、可変光フィルタ12の透過中心波長を波長多重光の波長間隔で正確に掃引することにより、各波長の信号光を分離して順次出力することができる。また、周期光フィルタ15の1つの透過中心波長が基準波長光の波長に安定化されているので、周期光フィルタ15を絶対波長に同期した波長弁別器とすることができる。したがって、可変光フィルタ12と周期光フィルタ15を組み合わせることにより、監視対象の波長多重光の波長誤差を高確度に弁別することができる。

0034

(第2実施例)図7は、本発明の第2実施例の構成を示す(請求項2)。本実施例は、第1実施例における光スイッチ14−1,14−2と周期光フィルタ15をトラッキング周期光フィルタ50に置き換えたことを特徴とする。第1実施例は、波長弁別回路を構成する周期光フィルタ15を所定の周期で安定化回路側に切り替え、透過中心波長を基準波長光の波長に安定化する構成を特徴としている。本実施例では、複数の周期光フィルタを一体化したトラッキング周期光フィルタ50を構成し、安定化回路および波長弁別回路を並列動作させるようにしたものである。その他の構成は第1実施例と同様であり、対応するものに同一符号を付して説明に代える。

0035

図8は、トラッキング周期光フィルタ50の構成例を示す。図において、(1) は圧電素子を用いたファブリペロー干渉計型を示す。2枚の反射鏡51−1,51−2を圧電素子52を挟んで空間的に対向させ、複数の入出力導波路53を接続して複数のファブリペロー干渉計を一体構成する。この圧電素子51の印加電圧に応じて共振器長を一括して制御することにより、各ファブリペロー干渉計の透過中心波長を同時に変化させることができる。

0036

(2) はヒータを用いたファブリペロー干渉計型を示す。2枚の反射鏡51−1,51−2を導波路基板54上に形成された複数の光導波路55を介して対向させ、複数の入出力導波路53を接続して複数のファブリペロー干渉計を一体構成する。この導波路基板54に接するヒータ56を加熱して各光導波路屈折率(共振器長)を一括して制御することにより、各ファブリペロー干渉計の透過中心波長を同時に変化させることができる。

0037

(3) はマッハツェンダ干渉計型を示す。導波路基板54上に複数のマッハツェンダ干渉計57を一体形成し、複数の入出力導波路53を接続して複数のファブリペロー干渉計を一体構成する。この導波路基板54に接するヒータ56を加熱して各マッハツェンダ干渉計の光路長差を一括して制御することにより、各マッハツェンダ干渉計の透過中心波長を一括して変化させることができる。

0038

(4) はリング共振器型を示す。複数のリング共振器58−1〜58−nを一体構成する。各リング導波路長を圧電素子51の印加電圧に応じて一括して制御することにより、各リング共振器の透過中心波長を同時に変化させることができる。

0039

このように、トラッキング周期光フィルタ50は複数の周期光フィルタを一体化した構成であり、共振器長,屈折率,光路長差等を同時に変化させることにより、各透過特性が同じになるように制御することができる。したがって、このトラッキング周期光フィルタ50を用いることにより、安定化回路および波長弁別回路を並列動作させることができる。すなわち、トラッキング周期光フィルタ50の透過中心波長を基準波長光の波長に安定化しながら、同時に動作する波長弁別回路(可変光フィルタ12,トラッキング周期光フィルタ50,波長誤差検出回路17)により、波長多重光の波長誤差を高確度に弁別することができる。なお、可変光フィルタ12に与える掃引信号aの1周期は、基準波長光用の1チャネル分短くなる。

0040

(第3実施例)図9は、本発明の第3実施例の構成を示す(請求項3)。本実施例は、第2実施例における可変光フィルタ12を同様の透過特性を有する光分波器60に置き換えたことを特徴とする。第2実施例は、可変光フィルタ12を掃引信号aで掃引し、波長多重光の波長弁別を各波長ごとに時分割で行い、セレクタ18から各波長誤差信号を個別に出力させる構成になっている。本実施例では、光分波器60で波長多重光を波長ごとに分離し、トラッキング周期光フィルタ50の特徴を活かして各波長弁別を同時に行うようにしたものである。そのために、各波長に対応する波長誤差検出回路17−1〜17−nが設けられる。その他の構成は第1実施例および第2実施例と同様であり、対応するものに同一符号を付して説明に代える。

0041

本実施例の構成では、トラッキング周期光フィルタ50の透過中心波長を基準波長光の波長に安定化しながら、同時に動作する各波長対応の波長弁別回路(光分波器60,トラッキング周期光フィルタ50,波長誤差検出回路17−1〜17−n)により、波長多重光の各波長誤差を同時かつ高確度に弁別することができる。

0042

ところで、以上示した実施例は、周期光フィルタ15またはトラッキング周期光フィルタ50の1つの透過中心波長を基準波長光の波長に同期検波法によって安定化する構成であるが、必ずしも基準波長光の波長と透過中心波長が一致していなくてもよい。たとえば、図10に示すように周期光フィルタ15の透過特性のスロープ(点A)に安定化する方法もある。文献 ( K. Kuboki et al. ,"Frequency offset locking of AlGaAssemiconductor lasers",IEEE Journalof Quantum Electronics, Vol.QE-23, No.4, pp.388-394, 1987)には、ファブリペロー干渉計の透過特性のスロープ中央に半導体レーザの発振波長を安定化する構成が示されている。本発明の構成では、原子あるいは分子の吸収線に安定化した基準光源の波長揺らぎが周期光フィルタの安定度に比べてよいので、周期光フィルタ15またはトラッキング周期光フィルタ50と制御回路16との間に制御ループを形成することにより、透過中心波長の安定化を図ることができる。

0043

なお、以上の各実施例では波長多重光の波長弁別について説明したが、光周波数弁別についても同様に説明することができる。

発明の効果

0044

以上説明したように、本発明の波長監視装置は、所定の波長に安定化された基準波長光に同期した周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタを用いることにより、周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタの波長確度を高め、波長多重光の波長弁別を絶対波長で行うことができる。また、周辺温度の変動による周期光フィルタまたはトラッキング周期光フィルタの透過中心波長の変化にも対応できるので、長期に渡って安定した波長弁別を行うことができる。

0045

また、光分波器とトラッキング周期光フィルタを組み合わせた構成では、波長掃引機能が不要となるので光集積回路化が容易になる。それにより少数光回路部品で構成することができ、制御回路に対する負担を軽減することができる。

図面の簡単な説明

0046

図1本発明の第1実施例の構成を示すブロック図。
図2基準光源11の構成例を示すブロック図。
図3制御回路16の構成例を示すブロック図。
図4波長誤差検出回路17の構成例を示すブロック図。
図5第1実施例の各信号を示す図。
図6第1実施例の動作原理を説明する図。
図7本発明の第2実施例の構成を示すブロック図。
図8トラッキング周期光フィルタ50の構成例を示す図。
図9本発明の第3実施例の構成を示すブロック図。
図10周期光フィルタの他の安定化法を説明する図。
図11従来の波長監視装置の構成例を示すブロック図。
図12従来の波長監視装置の動作を説明する図。
図13掃引型ファブリペロー干渉計の印加電圧と圧電素子の変位量および透過中心波長の関係を示す図。

--

0047

11基準光源
12可変光フィルタ
13波形発生器
14 光スイッチ
15周期光フィルタ
16制御回路
17波長誤差検出回路
18セレクタ
19 光スイッチ制御回路
21半導体レーザ
22直流電源
23発振器
24 C2H2ガスセル
25光検出器
26同期検波器
27 制御回路
31 光検出器
32 発振器
33 同期検波器
34ローパスフィルタ(LPF)
35加算器
41 光検出器
42 同期検波器
43 ローパスフィルタ(LPF)

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