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技術 波長可変光源を構成する方法、波長可変光源装置及びこの光源装置を用いた波長分割多重方式光伝送装置

出願人 韓国科学技術院
発明者 李昌熙金顯徳
出願日 2005年6月1日 (15年6ヶ月経過) 出願番号 2005-161777
公開日 2006年12月14日 (14年0ヶ月経過) 公開番号 2006-339993
状態 特許登録済
技術分野 半導体レーザ 半導体レーザ 光通信システム
主要キーワード 非干渉性光源 光伝送器 非干渉性光 モード分割 主素子 光信号入力端子 波長可変光源装置 番端子
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

本発明は、出力波長可変できる波長可変光源とこの光源を利用した波長分割多重方式光伝送装置を提供する。

解決手段

広帯域非干渉性光を出力する非干渉性光源と、通過帯域を可変としてあり、非干渉性光源から出力された非干渉性光から通過帯域内の狭帯域の非干渉性光のみ通過させる通過帯域可変フィルターと、狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると、非干渉性光の波長と一致する波長を出力するファブリーペローレーザーダイオードと、通過帯域可変フィルターとファブリー・ペローレーザーダイオードとの間に接続され、通過帯域可変フィルターを通して入力された狭帯域の非干渉性光をファブリー・ペローレーザーダイオードへ伝達し、ファブリー・ペローレーザーダイオードから外部に伝達する光サーキュレータとを備える。

概要

背景

波長分割多重方式光伝送装置では、伝送端受信端とを連結する各チャンネル光源波長によって分けられる。従って、特定波長を出力する光源は、波長分割多重方式光伝送装置の主素子である。

波長分割多重方式光伝送装置に用いられる光源は、出力波長を安定しなければならず、隣接チャンネルとの干渉(crosstalk)を最小源にするため隣接モード抑制率(SMSR: Side Mode Suppression Ratio)を大きくする必要がある。また、出力パワーを増加する必要があり、色分散などの影響を最小源にするため線幅(line width)を小さくしなければならない。

上述した要件を満たす従来の光源では、分布帰還型レーザーダイオード(DFBLD: Distributed Feed-Back Laser Diode)が代表的である。しかし、分布帰還型レーザーダイオードは、製作過程が複雑でコストがかかるので、光源のコストを節減するために広い波長帯域で出力する光源(borad-band light source)の出力光を、光学フィルター(optical filter)などを通して分割して利用するスペクトル分割方式(spectrum-slicing)光通信装置が研究されている。

スペクトル分割方式光通信装置に利用される光源には、発光ダイオード(LED: Light Emitting Diode)、超発光ダイオード(SLD: Super-Luminescent Diode)及び自然放出光(ASE: Amplified Spontaneous Emission)を出力する光増幅器光源などのような非干渉性光源(ILS: Incoherent Light Source)が代表的であり、このような非干渉性光源を利用してスペクトル分割方式光通信装置を実現すると分布帰還型レーザーダイオードを用いる場合に比べて経済的で、波長制御が容易である。

しかし、発光ダイオード及び超発光ダイオードは出力パワーが十分ではなく、光増幅器光源は出力パワーが比較的大きいがコストが高い外部変調器(external modulator)を要する。

すなわち、特許文献1(発明の名称: System for spectrum-sliced fiber amplifier light for multi-channel wavelength-division-multiplexed applications)では波長分割多重方式光伝送装置に用いる経済的な光増幅器の光源を実現するために光増幅器の自然放出光をスペクトル分割して外部変調し、特許文献2(発明の名称: Wavelength division multiplexing passive optical network including broadcast overlay)では直接変調されたLED をスペクトル分割して用いる方法が提案されている。
米国特許第5440417号明細書
米国特許第5694234号明細書

概要

本発明は、出力波長を可変できる波長可変光源とこの光源を利用した波長分割多重方式光伝送装置を提供する。広帯域非干渉性光を出力する非干渉性光源と、通過帯域を可変としてあり、非干渉性光源から出力された非干渉性光から通過帯域内の狭帯域の非干渉性光のみ通過させる通過帯域可変フィルターと、狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると、非干渉性光の波長と一致する波長を出力するファブリーペローレーザーダイオードと、通過帯域可変フィルターとファブリー・ペローレーザーダイオードとの間に接続され、通過帯域可変フィルターを通して入力された狭帯域の非干渉性光をファブリー・ペローレーザーダイオードへ伝達し、ファブリー・ペローレーザーダイオードから外部に伝達する光サーキュレータとを備える。

目的

本発明はこのような問題点を解決するために考案されたものであり、ファブリー・ペロー(Farby-Perot)レーザーダイオードを備えた波長可変光源とこの光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置を提供する。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

ファブリーペローレーザーダイオード狭帯域非干渉性光を外部から注入し、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの出力波長を狭帯域の非干渉性光と一致させる波長可変光源を構成する方法において、注入される狭帯域の非干渉性光の波長可変することにより前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの出力波長を可変することを特徴とする方法。

請求項2

前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御することにより、隣接モード抑制率雑音特性及び出力パワーを制御することを特徴とする請求項1に記載の波長可変光源を構成する方法。

請求項3

前記ファブリー・ペローレーザーダイオードに加える電流を制御することにより、隣接モード抑制率、雑音特性及び出力パワーを制御することを特徴とする請求項1に記載の波長可変光源を構成する方法。

請求項4

広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、通過帯域を可変としてあり、前記非干渉性光源から出力された非干渉性光から通過帯域内の狭帯域の非干渉性光のみ通過させる通過帯域可変フィルターと、前記狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると、前記非干渉性光の波長と一致する波長を出力するファブリー・ペローレーザーダイオードと、前記通過帯域可変フィルターとファブリー・ペローレーザーダイオードとの間に接続され、前記通過帯域可変フィルターを通して入力された狭帯域の非干渉性光をファブリー・ペローレーザーダイオードへ伝達し、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードから外部に伝達する光サーキュレータとを備えることを特徴とする波長可変光源装置

請求項5

広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、 1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する光サーキュレータと、 1つの共通端子と2N個の入/出力端子を有し、前記共通端子と2N個の各入/出力端子との間に夫々異なる波長の光信号を伝達する1つの2Nx1マルチプレクサデマルチプレクサと、 1番端子及び2番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子と奇数番の入/出力端子との間に伝達される特定波長の光信号のみを伝達して他の波長の光信号を遮断し、1番端子及び3番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子と偶数番の入/出力端子との間に伝達される特定波長の光信号のみを伝達して他の波長の光信号を遮断する第1波長交代結合器及び第2波長交代結合器と、狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると、前記非干渉性光の波長と一致する波長を出力するN個のファブリー・ペローレーザーダイオードと、入力される光信号を電気信号に変換して出力するN個の光受信器とを備えており、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの奇数番の端子は夫々前記ファブリー・ペローレーザーダイオードに接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの偶数番の端子は夫々前記光受信器に接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子は前記第1波長交代結合器の1番端子に接続され、前記第1波長交代結合器の2番端子は前記光サーキュレータの2番端子に接続され、前記光サーキュレータの1番端子は前記非干渉性光源に接続され、前記光サーキュレータの3番端子は前記第2波長交代結合器の2番端子に接続され、前記第2波長交代結合器の3番端子と第1波長交代結合器の3番端子とが接続されることを特徴とする波長分割多重方式光伝送装置

請求項6

前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置を更に備えることを特徴とする請求項5に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項7

前記ファブリー・ペローレーザーダイオードを直接変調するレーザーダイオード駆動回路を更に備えることを特徴とする請求項5に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項8

前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御するレーザーダイオード温度制御装置を更に備えることを特徴とする請求項5に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項9

広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、 1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する光サーキュレータと、 1つの共通端子及び2N個の入/出力端子を有し、前記共通端子と2N個の各入/出力端子との間には夫々異なる波長の光信号を伝達する1つの2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサと、 1番端子及び2番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子と1〜N番の入/出力端子との間に伝達される特定波長の光信号を伝達して他の波長の光信号を遮断し、1番端子及び3番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子とN+1〜2N番端子との間に伝達される特定波長の光信号を伝達して他の波長の光信号を遮断する第1波長分割マルチプレクサ及び第2波長分割マルチプレクサと、狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると前記非干渉性光の波長と一致する波長を出力するN個のファブリー・ペローレーザーダイオードと、入力される光信号を電気信号に変換して出力するN個の光受信器とを備え、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの1〜N番端子は夫々前記ファブリー・ペローレーザーダイオードに接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサのN+1〜2N番端子は夫々前記光受信器に接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子は前記第1波長分割マルチプレクサの1番端子に接続され、前記第1波長分割マルチプレクサの2番端子は前記光サーキュレータの2番端子に接続され、前記光サーキュレータの1番端子は前記非干渉性光源に接続され、前記光サーキュレータの3番端子は前記第2波長分割マルチプレクサの2番端子に接続され、前記第2波長分割マルチプレクサの3番端子と前記第1波長分割マルチプレクサの3番端子とが接続されることを特徴とする波長分割多重方式光伝送装置。

請求項10

前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置を更に備えることを特徴とする請求項9に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項11

前記ファブリー・ペローレーザーダイオードを直接変調するレーザーダイオード駆動回路を更に備えることを特徴とする請求項9に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項12

前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御するレーザーダイオード温度制御装置を更に備えることを特徴とする請求項9に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項13

広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、 1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する光サーキュレータと、 1つの共通端子及びN個の入/出力端子を有し、前記共通端子とN個の各入/出力端子との間には夫々異なる波長の光信号を伝達する1つのNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサと、1番端子及び2番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの特定独立スペクトル(free spectral range)内の前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子とN個の入/出力端子との間に伝達される特定波長の光信号のみを伝達して他の波長の光信号を遮断し、1番端子及び3番端子間では1番及び2番端子間に伝達される光信号から夫々独立スペクトル領域程離れた光信号を伝達して他の波長の光信号を遮断する第1波長分割マルチプレクサ、第2波長分割マルチプレクサ及びN個の第3波長分割マルチプレクサと、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの特定独立スペクトル(free spectral range)内の狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると、前記非干渉性光の波長と一致する波長を出力するN個のファブリー・ペローレーザーダイオードと、入力される光信号を電気信号に変換して出力するN個の光受信器とを備え、 前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの各端子は夫々第3波長分割マルチプレクサの1番端子に接続され、前記第3波長分割マルチプレクサの2番端子は夫々前記ファブリー・ペローレーザーダイオードに接続され、前記第3波長分割マルチプレクサの3番端子は夫々前記光受信器に接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子は前記第1波長分割マルチプレクサの1番端子に接続され、前記第1波長分割マルチプレクサの2番端子は前記光サーキュレータの2番端子に接続され、前記光サーキュレータの1番端子は前記非干渉性光源に接続され、前記光サーキュレータの3番端子は前記第2波長分割マルチプレクサの2番端子に接続され、前記第2波長分割マルチプレクサの3番端子と前記第1波長分割マルチプレクサの3番端子とが接続されることを特徴とする波長分割多重方式光伝送装置。

請求項14

前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置を更に備えることを特徴とする請求項13に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項15

前記ファブリー・ペローレーザーダイオードを直接変調するレーザーダイオード駆動回路を更に備えることを特徴とする請求項13に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項16

前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御するレーザーダイオード温度制御装置を更に備えることを特徴とする請求項13に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項17

広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、 1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する光サーキュレータと、1つの共通端子及びN個の入/出力端子を有し、前記共通端子とN個の各入/出力端子との間には夫々異なる波長の光信号を伝達する1つのNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサと、1つの光信号入力端子及び1つの光信号出力端子を有し、前記入力端子から入力される光信号を印加される電気的な信号によって変調して前記出力端子に出力する外部変調器と、前記外部変調器を駆動し、電気的な信号が入力される外部変調器駆動装置とを備え、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの各端子は夫々ファブリー・ペローレーザーダイオードに接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子は前記光サーキュレータの2番端子に接続され、前記光サーキュレータの1番端子は前記非干渉性光源に接続され、前記光サーキュレータの3番端子は前記外部変調器の入力端子に接続され、前記外部変調器は前記外部変調器駆動装置に接続されることを特徴とする波長分割多重方式光伝送装置。

請求項18

前記外部変調器駆動装置の入力端子に接続される光受信器を更に備え、前記光受信器は入力された光信号を電気的な信号に変換した後、再び光信号に変換して出力することを特徴とする請求項17に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項19

前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項20

前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの端子と前記ファブリー・ペローレーザーダイオードとの間に接続されるN個の偏光制御器を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項21

前記光サーキュレータの3番端子と前記外部変調器との間に接続される偏光制御器を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項22

前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御するレーザーダイオード温度制御装置を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の波長分割多重方式光伝送装置。

請求項23

2以上のキャビティモードを有するレーザーチップを備えた、光を照射する照射光源を備え、広帯域の光源からスペクトル分割された光信号が注入される前記照射光源は、注入された光信号の帯域内に前記照射光源の出力波長をロックし、前記注入された光信号の帯域幅及びレーザーチップの物理的長さは、前記照射光源のキャビティモードを移動する囲まれた環境から独立した1以上の照射光源のキャビティモードと重なるように前記注入された光信号の帯域内の波長を発生させるべく一致していることを特徴とする装置。

請求項24

前記照射光源は、ファブリー・ペローレーザーダイオードであることを特徴とする請求項23に記載の装置。

請求項25

前記レーザーチップの物理的長さは、350ミクロンより大きいことを特徴とする請求項24に記載の装置。

請求項26

前記レーザーチップの物理的長さは、略400ミクロンであり、前記キャビティモード空間は略100GHz であることを特徴とする請求項24に記載の装置。

技術分野

0001

本発明は、特定波長を出力する光通信用光源に関して、更に詳細には出力波長を外部から制御できる波長可変光源及びこの光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置に関する。

背景技術

0002

波長分割多重方式光伝送装置では、伝送端受信端とを連結する各チャンネルは光源の波長によって分けられる。従って、特定波長を出力する光源は、波長分割多重方式光伝送装置の主素子である。

0003

波長分割多重方式光伝送装置に用いられる光源は、出力波長を安定しなければならず、隣接チャンネルとの干渉(crosstalk)を最小源にするため隣接モード抑制率(SMSR: Side Mode Suppression Ratio)を大きくする必要がある。また、出力パワーを増加する必要があり、色分散などの影響を最小源にするため線幅(line width)を小さくしなければならない。

0004

上述した要件を満たす従来の光源では、分布帰還型レーザーダイオード(DFBLD: Distributed Feed-Back Laser Diode)が代表的である。しかし、分布帰還型レーザーダイオードは、製作過程が複雑でコストがかかるので、光源のコストを節減するために広い波長帯域で出力する光源(borad-band light source)の出力光を、光学フィルター(optical filter)などを通して分割して利用するスペクトル分割方式(spectrum-slicing)光通信装置が研究されている。

0005

スペクトル分割方式光通信装置に利用される光源には、発光ダイオード(LED: Light Emitting Diode)、超発光ダイオード(SLD: Super-Luminescent Diode)及び自然放出光(ASE: Amplified Spontaneous Emission)を出力する光増幅器光源などのような非干渉性光源(ILS: Incoherent Light Source)が代表的であり、このような非干渉性光源を利用してスペクトル分割方式光通信装置を実現すると分布帰還型レーザーダイオードを用いる場合に比べて経済的で、波長制御が容易である。

0006

しかし、発光ダイオード及び超発光ダイオードは出力パワーが十分ではなく、光増幅器光源は出力パワーが比較的大きいがコストが高い外部変調器(external modulator)を要する。

0007

すなわち、特許文献1(発明の名称: System for spectrum-sliced fiber amplifier light for multi-channel wavelength-division-multiplexed applications)では波長分割多重方式光伝送装置に用いる経済的な光増幅器の光源を実現するために光増幅器の自然放出光をスペクトル分割して外部変調し、特許文献2(発明の名称: Wavelength division multiplexing passive optical network including broadcast overlay)では直接変調されたLED をスペクトル分割して用いる方法が提案されている。
米国特許第5440417号明細書
米国特許第5694234号明細書

発明が解決しようとする課題

0008

ところが、特許文献1ではコストが高い外部変調器が必要であり、特許文献2は出力パワーが十分ではない短所があった。

0009

一方、外部からの制御により出力波長を任意に可変できる波長可変光源は波長分割多重方式光伝送装置の柔軟性を高めて多様な機能を提供できる。

0010

上述した分布帰還型レーザーダイオードは、温度を制御して出力波長を可変できるが、一般的なシリカ(slica)光ファイバ低損失帯域である1270-1600nm波長帯域内で可変できる波長の範囲が数nm程度である短所がある。

0011

従って、従来は外部共同器(external cavity)を採用した波長可変光源が主に研究されてきたが、外部共同器を利用した波長可変光源は価格が高くその出力波長を可変するために複雑な装置を要する。

0012

本発明はこのような問題点を解決するために考案されたものであり、ファブリーペロー(Farby-Perot)レーザーダイオードを備えた波長可変光源とこの光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置を提供する。

0013

ファブリー・ペローレーザーダイオードは、低価格で、出力パワーが比較的大きい長所があるが、多数のモード(mode)を同時に発振する多重モード光源(multi-mode light source)としてモードホッピング(hopping)及びモード分割雑音(mode partition noise)が生じ、波長分割多重方式光伝送装置には用いられなかった。

0014

しかし、大韓民国特許1003256870000 号明細書(発明の名称:注入された非干渉性光によるファブリー・ペローレーザーダイオードの波長ロック現象を利用した波長分割多重方式光通信用光源登録日: 2002年2月8日)に提示されているように、ファブリー・ペローレーザーダイオードに狭帯域の非干渉性光を外部から注入することにより、出力波長を注入された非干渉性光と一致するように固定することができ、これにより特定波長からの出力パワーを増すことが可能であるので、大きい隣接モード抑制率を得られる。

0015

本発明による波長可変光源は、上述したようにファブリー・ペローレーザーダイオードの出力波長を外部から注入された狭帯域の非干渉性光に固定し、外部から注入される前記非干渉性光の波長を制御することにより出力波長を可変することを目的とする。

0016

また、上述した波長可変光源の隣接モード抑制率、雑音特性及び出力パワーなどはファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を適切に制御して最適化する。

0017

上述した波長可変光源は外部変調だけでなく直接変調が可能であるので光伝送器を減らすことができ、広い波長帯域で出力する一つの非干渉性光源の出力を1つのマルチプレクサデマルチプレクサを利用して多数の狭帯域の非干渉性光にスペクトル分割した後、多数のファブリー・ペローレーザーダイオードに同時に注入することで経済的な波長分割多重方式光伝送装置を実現する。

課題を解決するための手段

0018

本発明に係るファブリー・ペローレーザーダイオードに狭帯域の非干渉性光を外部から注入し、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの出力波長を狭帯域の非干渉性光と一致させる波長可変光源を構成する方法は、注入される狭帯域の非干渉性光の波長を可変することにより前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの出力波長を可変することを特徴とする。

0019

本発明に係る波長可変光源を構成する方法は、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御することにより、隣接モード抑制率、雑音特性及び出力パワーを制御することを特徴とする。

0020

本発明に係る波長可変光源を構成する方法は、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードに加える電流を制御することにより、隣接モード抑制率、雑音特性及び出力パワーを制御することを特徴とする。

0021

本発明に係る波長可変光源装置は、広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、通過帯域を可変としてあり、前記非干渉性光源から出力された非干渉性光から通過帯域内の狭帯域の非干渉性光のみ通過させる通過帯域可変フィルターと、前記狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると、前記非干渉性光の波長と一致する波長を出力するファブリー・ペローレーザーダイオードと、前記通過帯域可変フィルターとファブリー・ペローレーザーダイオードとの間に接続され、前記通過帯域可変フィルターを通して入力された狭帯域の非干渉性光をファブリー・ペローレーザーダイオードへ伝達し、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードから外部に伝達する光サーキュレータとを備えることを特徴とする。

0022

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する光サーキュレータと、1つの共通端子及び2N個の入/出力端子を有し、前記共通端子と2N個の各入/出力端子との間に夫々異なる波長の光信号を伝達する1つの2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサと、1番端子及び2番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子と奇数番の入/出力端子との間に伝達される特定波長の光信号のみを伝達して他の波長の光信号を遮断し、1番端子及び3番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子と偶数番の入/出力端子との間に伝達される特定波長の光信号のみを伝達して他の波長の光信号を遮断する第1波長交代結合器及び第2波長交代結合器と、狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると、前記非干渉性光の波長と一致する波長を出力するN個のファブリー・ペローレーザーダイオードと、入力される光信号を電気信号に変換して出力するN個の光受信器とを備えており、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの奇数番の端子は夫々前記ファブリー・ペローレーザーダイオードに接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの偶数番の端子は夫々前記光受信器に接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子は前記第1波長交代結合器の1番端子に接続され、前記第1波長交代結合器の2番端子は前記光サーキュレータの2番端子に接続され、前記光サーキュレータの1番端子は前記非干渉性光源に接続され、前記光サーキュレータの3番端子は前記第2波長交代結合器の2番端子に接続され、前記第2波長交代結合器の3番端子と第1波長交代結合器の3番端子とが接続されることを特徴とする。

0023

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置を更に備えることを特徴とする。

0024

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードを直接変調するレーザーダイオード駆動回路を更に備えることを特徴とする。

0025

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御するレーザーダイオード温度制御装置を更に備えることを特徴とする。

0026

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する光サーキュレータと、1つの共通端子及び2N個の入/出力端子を有し、前記共通端子と2N個の各入/出力端子との間には夫々異なる波長の光信号を伝達する1つの2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサと、1番端子及び2番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子と1〜N番の入/出力端子との間に伝達される特定波長の光信号を伝達して他の波長の光信号を遮断し、1番端子及び3番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子とN+1〜2N番端子との間に伝達される特定波長の光信号を伝達して他の波長の光信号を遮断する第1波長分割マルチプレクサ及び第2波長分割マルチプレクサと、狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると前記非干渉性光の波長と一致する波長を出力するN個のファブリー・ペローレーザーダイオードと、入力される光信号を電気信号に変換して出力するN個の光受信器とを備え、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの1〜N番端子は夫々前記ファブリー・ペローレーザーダイオードに接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサのN+1〜2N番端子は夫々前記光受信器に接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子は前記第1波長分割マルチプレクサの1番端子に接続され、前記第1波長分割マルチプレクサの2番端子は前記光サーキュレータの2番端子に接続され、前記光サーキュレータの1番端子は前記非干渉性光源に接続され、前記光サーキュレータの3番端子は前記第2波長分割マルチプレクサの2番端子に接続され、前記第2波長分割マルチプレクサの3番端子と前記第1波長分割マルチプレクサの3番端子とが接続されることを特徴とする。

0027

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置を更に備えることを特徴とする。

0028

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードを直接変調するレーザーダイオード駆動回路を更に備えることを特徴とする。

0029

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御するレーザーダイオード温度制御装置を更に備えることを特徴とする。

0030

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する光サーキュレータと、1つの共通端子及びN個の入/出力端子を有し、前記共通端子とN個の各入/出力端子との間には夫々異なる波長の光信号を伝達する1つのNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサと、1番端子及び2番端子間では前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの特定独立スペクトル(free spectral range)内の前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子とN個の入/出力端子との間に伝達される特定波長の光信号のみを伝達して他の波長の光信号を遮断し、1番端子及び3番端子間では1番及び2番端子間に伝達される光信号から夫々独立スペクトル領域程離れた光信号を伝達して他の波長の光信号を遮断する第1波長分割マルチプレクサ、第2波長分割マルチプレクサ及びN個の第3波長分割マルチプレクサと、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの特定独立スペクトル(free spectral range)内の狭帯域の非干渉性光が外部から注入されると、前記非干渉性光の波長と一致する波長を出力するN個のファブリー・ペローレーザーダイオードと、入力される光信号を電気信号に変換して出力するN個の光受信器とを備え、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの各端子は夫々第3波長分割マルチプレクサの1番端子に接続され、前記第3波長分割マルチプレクサの2番端子は夫々前記ファブリー・ペローレーザーダイオードに接続され、前記第3波長分割マルチプレクサの3番端子は夫々前記光受信器に接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子は前記第1波長分割マルチプレクサの1番端子に接続され、前記第1波長分割マルチプレクサの2番端子は前記光サーキュレータの2番端子に接続され、前記光サーキュレータの1番端子は前記非干渉性光源に接続され、前記光サーキュレータの3番端子は前記第2波長分割マルチプレクサの2番端子に接続され、前記第2波長分割マルチプレクサの3番端子と前記第1波長分割マルチプレクサの3番端子とが接続されることを特徴とする。

0031

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置を更に備えることを特徴とする。

0032

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードを直接変調するレーザーダイオード駆動回路を更に備えることを特徴とする。

0033

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御するレーザーダイオード温度制御装置を更に備えることを特徴とする。

0034

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、広帯域の非干渉性光を出力する非干渉性光源と、1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する光サーキュレータと、1つの共通端子及びN個の入/出力端子を有し、前記共通端子とN個の各入/出力端子との間には夫々異なる波長の光信号を伝達する1つのNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサと、1つの光信号入力端子及び1つの光信号出力端子を有し、前記入力端子から入力される光信号を印加される電気的な信号によって変調して前記出力端子に出力する外部変調器と、前記外部変調器を駆動し、電気的な信号が入力される外部変調器駆動装置とを備え、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの各端子は夫々ファブリー・ペローレーザーダイオードに接続され、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの共通端子は前記光サーキュレータの2番端子に接続され、前記光サーキュレータの1番端子は前記非干渉性光源に接続され、前記光サーキュレータの3番端子は前記外部変調器の入力端子に接続され、前記外部変調器は前記外部変調器駆動装置に接続されることを特徴とする。

0035

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記外部変調器駆動装置の入力端子に接続される光受信器を更に備え、前記光受信器は入力された光信号を電気的な信号に変換した後、再び光信号に変換して出力することを特徴とする。

0036

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置を更に備えることを特徴とする。

0037

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記マルチプレクサ/デマルチプレクサの端子と前記ファブリー・ペローレーザーダイオードとの間に接続されるN個の偏光制御器を更に備えることを特徴とする。

0038

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記光サーキュレータの3番端子と前記外部変調器との間に接続される偏光制御器を更に備えることを特徴とする。

0039

本発明に係る波長分割多重方式光伝送装置は、前記ファブリー・ペローレーザーダイオードの温度を制御するレーザーダイオード温度制御装置を更に備えることを特徴とする。

0040

本発明に係る装置は、2以上のキャビティモードを有するレーザーチップを備えた、光を照射する照射光源を備え、広帯域の光源からスペクトル分割された光信号が注入される前記照射光源は、注入された光信号の帯域内に前記照射光源の出力波長をロックし、前記注入された光信号の帯域幅及びレーザーチップの物理的長さは、前記照射光源のキャビティモードを移動する囲まれた環境から独立した1以上の照射光源のキャビティモードと重なるように前記注入された光信号の帯域内の波長を発生させるべく一致していることを特徴とする。

0041

本発明に係る装置は、前記照射光源は、ファブリー・ペローレーザーダイオードであることを特徴とする。

0042

本発明に係る装置は、前記レーザーチップの物理的長さは、350ミクロンより大きいことを特徴とする。

0043

本発明に係る装置は、前記レーザーチップの物理的長さは、略400ミクロンであり、前記キャビティモード空間は略100GHz であることを特徴とする。

発明の効果

0044

本発明による光源を用いた光伝送装置は光源の費用を節減できチャンネル当りの費用の削減だけでなく、出力パワーが大きいため光伝送装置及び通信網拡張を容易にする。

0045

また、本発明による波長分割多重方式光伝送装置は、波長分割多重化された光信号を1つの光ファイバを通して同時に入力又は出力できるように構成されており、光通信に必要な光ファイバ数を半分に減らすことができる。

発明を実施するための最良の形態

0046

以下、本発明をその実施例を示す図面を参照して詳細に説明する。本発明による波長可変光源は、図1を参照すると、非干渉性光源(ILS: Incoherent Light Source)101 、通過帯域を可変としてある通過帯域可変フィルター(TBPF: Tunable Band-Pass Filter)102 、光サーキュレータ(OC: OpticalCirculator)103 及びファブリー・ペローレーザーダイオード(FPLD: Farby-Perot Laser Diode)104 から構成される。

0047

非干渉性光源101 は、広帯域の非干渉性光を出力する。非干渉性光源101 には自然放出光(ASE: Amplified Spontaneous Emission)を出力する光ファイバ増幅器及び半導体光増幅器、発光ダイオード又は超発光ダイオードなどを用いる。

0048

ファブリー・ペローレーザーダイオード104 は、非干渉性光が効率的に注入されるように内部にアイソレーター(isolator)などを備えない。

0049

非干渉性光源101 から非干渉性光が出力されると、通過帯域可変フィルター102 の通過帯域内を通過した成分が光サーキュレータ103 を経てファブリー・ペローレーザーダイオード104 に注入される。

0050

外部から非干渉性光が注入されない場合、ファブリー・ペローレーザーダイオード104 は多数のモードを出力する(multi-mode output)が、外部から狭帯域の非干渉性光が注入されるとファブリー・ペローレーザーダイオード104 の発振モードのうち、外部から注入された光と波長が異なる別モードは抑制(suppression)され、外部から注入された光と波長が一致するモードでは相対的に出力が増す。従って、単一モードレーザーと類似のスペクトルを有する出力信号が、ファブリー・ペローレーザーダイオード104 に接続された光サーキュレータ103 を経て出力される。

0051

前記非干渉性光源101 の出力波長は、ファブリー・ペローレーザーダイオード104 に注入される狭帯域の非干渉性光の波長と一致するので、通過帯域可変フィルター102 の通過帯域の中心波長を調節して可変できる。

0052

一方、ファブリー・ペローレーザーダイオード104 の各モード別発振波長はファブリー・ペローレーザーダイオード104 の温度によって変わる。従って、外部から注入される非干渉性光の波長を固定した場合、ファブリー・ペローレーザーダイオード104 の温度を制御することにより、外部から注入される非干渉性光の波長と一致する特定モードでは出力パワーが増すように調節する。

0053

このような特性を利用してファブリー・ペローレーザーダイオード104 の電流を調節し、前記波長可変光源の出力の隣接モード抑制率、雑音特性及び出力パワーなどを制御する。また、ファブリー・ペローレーザーダイオード104 に加えるバイアス電流を調節することにより、前記波長可変光源の出力の隣接モード抑制率、雑音特性及び出力パワーなどを制御してもよい。

0054

前記波長可変光源の出力パワーは、ファブリー・ペローレーザーダイオード104 に加える電流により変わる。従って、前記波長可変光源の出力を、外部変調器を利用して変調するだけでなく、ファブリー・ペローレーザーダイオード104 に加える電流を変調して直接変調(direct modulation)してもよい。

0055

適切な電流をファブリー・ペローレーザーダイオード104 に加えると、前記波長可変光源から偏光して出力されるが、注入された非干渉性光のうち反射する成分は偏光されない場合もある。

0056

このような特性を利用して光サーキュレータ103 の出力端に偏光制御器と偏光器とを更に追加して、変調された光信号の減衰率(extinction ratio)を改善する。すなわち、ファブリー・ペローレーザーダイオード104 で変調信号を加えた後、前記波長可変光源の出力パワーが最大になるように偏光制御器を調節すると前記波長可変光源の出力の減衰率(extintion ratio)も最大になる。

0057

本発明による光源では、注入される光の損失とファブリー・ペローレーザーダイオード104 から出力される光信号の損失を同時に最小源にするため光サーキュレータ103 を用いる。また、光サーキュレータ103 を低コスト光出力結合器(optical power coupler)に取り替えても同様の特性を有する光源が得られる。

0058

図2は、本発明による波長可変光源の性能を測定するための実験装置を示す構成図である。図1の非干渉性光源(広帯域光源)101 に2段エルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplfier)201 が用いられ、通過帯域可変フィルター202 にはファブリー・ペローエタロンフィルター(Farby-Perot etalon filter)が利用される。2段エルビウム添加光ファイバ増幅器201 は、約30nm以上の帯域幅(1530nm - 1560nm)を有する非干渉性光である自然放出光(ASE) を出力する。

0059

ファブリー・ペローエタロンフィルターは自然放出光のうち狭帯域の非干渉性光のみを通過させることができ、3-dB帯域幅は約2.5GHz であり、通過帯域中心波長は電圧を加えて可変できる。

0060

光サーキュレータ203 を経てファブリー・ペローレーザーダイオード204 に入力される非干渉性光のパワーは、-2dBmであり、用いられたファブリー・ペローレーザーダイオード204 のしきい値電流は10mAであり、17mAのバイアス電流が印加される。光学スペクトル分析器(OSA: Optical Spectrum Analyzer)205 では光スペクトルが測定される。

0061

図3は、図2の装置を用いて測定された光スペクトルを示す図であり、図3(a)は自然放出光の注入がない状態で測定されたファブリー・ペローレーザーダイオード204 の出力スペクトルを示し、図3(b)はファブリー・ペローレーザーダイオード204 に注入される狭帯域の非干渉性光のスペクトルを示し、図3(c)は図3(b)の非干渉性光を注入した前記波長可変光源の出力スペクトルを示す。

0062

ファブリー・ペローレーザーダイオード204 に注入された非干渉性光の中心波長は1530nm、1545nm、1560nmであり、各波長に対して測定される隣接モード抑制率が最大になるようにファブリー・ペローレーザーダイオード204 の温度を設定した。

0063

図3(a)に3個のスペクトルを示す。上述したように、ファブリー・ペローレーザーダイオード204 に注入される非干渉性光の波長がそれぞれ1530nm、1545nm及び1560nmの場合に各々隣接モード抑制率が最大になるように温度を調節して、その状態で注入される非干渉性光をとり除いた後測定したファブリー・ペローレーザーダイオード204 の出力スペクトルを各々示す。

0064

非干渉性光の注入後、ファブリー・ペローレーザーダイオード204 は注入される非干渉性光の波長によって特定波長を出力する。測定された隣接モード抑制率はすべて30dB以上であり、出力パワーは約0dBmである。従って、本発明による波長可変光源は、約30nm以上の波長可変領域を有する狭い線幅の波長を出力することが分かる。

0065

本発明による波長可変光源に使われるファブリー・ペローレーザーダイオードは、波長が固定される過程で注入された非干渉性光の雑音強度(noise intensity)を抑制する役目を担う。

0066

すなわち、ジョーシュン リー(Jae-Seung Lee)著,「IEEフォトニックテクノロジーレターズ(IEEE Photonic Technology Letters)」, vol.1,No.1,p. 94-96,1997による"Signal-to-noise ratio measurement of a 2.5-Gb/s spectrum-sliced incoherent light channel"に提示されているようにスペクトル分割された非干渉性光は大きい雑音強度(noise intensity)を有し、これによって光受信器で大きいビート雑音(beat noise)が発生する。このようなビート雑音(beat noise)は、スペクトル分割光通信装置でビート誤率を増加させて性能を低下させる。

0067

本発明による波長可変光源は、スペクトル分割された非干渉性光源をファブリー・ペローレーザーダイオードに注入した後、ファブリー・ペローレーザーダイオードから出力されるが、注入される非干渉性光に比べて雑音強度(noise intensity)を十分低減して出力される。

0068

図4は、図2の装置を用いて別の光学フィルターにより測定された光スペクトルを示した図である。このような特性を確認するためのアイダイヤグラム測定のための実験装置の構成図を図5に示す。

0069

図5(a)の実験装置は、2段エルビウム添加光ファイバ増幅器501 から出力され通過帯域可変フィルター502 を通過した狭帯域の非干渉性光を外部変調器(EM: External Modulator)503 で変調した後、オシロスコープ504 を利用してアイダイヤグラム(eye diagram)を測定し、従来のスペクトル分割方式光伝送装置に該当する。

0070

図5(b)の実験装置は、2段エルビウム添加光ファイバ増幅器505 から出力され通過帯域可変フィルター506 を通過した非干渉性光を光サーキュレータ507 を経てファブリー・ペローレーザーダイオード508 に注入して、 ファブリー・ペローレーザーダイオード508 を直接変調した後、オシロスコープ509 を利用してアイダイヤグラム(eye diagram)を測定し、本発明による波長可変光源に該当する。

0071

通過帯域可変フィルター502 、506 にはファブリー・ペローエタロンフィルター(Farby-Perot etalon filter)が用いられ、ファブリー・ペローエタロンフィルターの帯域幅は略2.5GHz である。

0072

図5(a)及び(b)の実験装置は変調速度が622 Mb/sであり、外部変調器503 やファブリー・ペローレーザーダイオード508 に加える擬似ランダム2進法シーケンス(PRBS)の長さは231-1である。

0073

図6(a)及び(b)は、図5(a)及び(b)の実験装置を用いて測定された夫々のアイダイヤグラム(eye diagram)である。図6(a)及び(b)のアイダイヤグラムを参照すると、本発明による波長可変光源を利用すると非干渉性光の雑音強度を抑制することがわかる。

0074

上述したように、本発明による波長可変光源は波長分割多重方式光伝送装置に多様に利用される。

0075

図7は、本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第1実施例を示す図であり、1つの光ファイバを通じて波長分割多重化されたN個の第1グループ光信号(λ1 、λ3 、…、λ2N-1)を出力し、前記光ファイバを通じて入力される波長分割多重化されたN個の第2グループ光信号(λ2、λ4 、…、λ2N)を受信する。

0076

図7を参照すると、本発明による波長分割多重方式光伝送装置はN個のファブリー・ペローレーザーダイオード701a、701b、…、701n、N個のレーザーダイオード駆動回路702a、702b、…、702n、N個のレーザーダイオード温度制御装置703a、703b、…、703n、N個の光受信器704a、704b、…、704n、1つの2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 、1つのマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置706 、2つの第1及び第2波長交代結合器(Interleaver)707 、708 、1つの光サーキュレータ709 と1つの非干渉性光源710 から構成される。

0077

2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 は、共通端子に入力された波長分割多重化された光信号を各波長別に分離して2N個の入/出力端子に夫々出力する、又は2N個の入/出力端子に夫々入力された波長を他の光信号に波長分割多重化して共通端子に出力する。

0078

第1グループ光信号(λ1、λ3 、…、λ2N-1)及び第2グループ光信号(λ2 、λ4、…、λ2N)の波長は、互いに異なる波長帯域に設定される。第1グループの光信号(λ1、λ3、…、λ2N-1)は、2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の共通端子と奇数番の端子(1、3、…、2N−1)との間を伝達され、第2グループ光信号(λ2 、λ4 、…、λ2N)は、2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の共通端子と偶数番の端子(2、4、…、2N)との間を伝達される。

0079

非干渉性光源710 は、広帯域の非干渉性光を出力する。光サーキュレータ709 は、1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する。

0080

第1及び第2波長交代結合器707 、708 の1番端子と2番端子との間では第1グループ光信号(λ1、λ3 、…、λ2N-1)を伝達して第2グループ光信号(λ2 、λ4 、…、λ2N)を遮断し、1番端子と3番端子との間では、第2グループ光信号(λ2、λ4 、…、λ2N)を伝達して第1グループ光信号(λ1 、λ3 、…、λ2N-1)を遮断する。

0081

上述した構成の光伝送装置700 は以下の通り接続される。2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の奇数番の端子は夫々ファブリー・ペローレーザーダイオード701a、701b、…、701nに接続され、偶数番の端子は夫々光受信器704a、704b、…、704nに接続される。

0082

2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の共通端子は第1波長交代結合器707 の1番端子に接続され、第1波長交代結合器707 の2番端子は光サーキュレータ709 の2番端子に接続され、光サーキュレータ709 の1番端子は非干渉性光源710 に、3番端子は第2波長交代結合器708 の2番端子に接続される。

0083

第1波長交代結合器707 の3番端子と第2波長交代結合器708 の3番端子とが接続され、第2波長交代結合器708 の1番端子は光伝送装置700 の出力端子になる。

0084

光伝送装置700 は以下の通り動作する。まず非干渉性光源710 が広帯域の非干渉性光を生成して出力し、光サーキュレータ709 の1番端子に入力され2番端子を経て第1波長交代結合器707 の2番端子に入力される。第1波長交代結合器707 は、入力された広帯域の非干渉性光の中から一部を1番端子に出力する。第1波長交代結合器707 の1番端子から、2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の共通端子に入力された後、2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の奇数番の端子に夫々出力される。

0085

2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の奇数番の端子から、ファブリー・ペローレーザーダイオード701a、701b、…、701nに入力され、ファブリー・ペローレーザーダイオード701a、701b、…、701nは入力された非干渉性光の波長と一致する第1グループ光信号(λ1、λ3 、…、λ2N-1)を出力し、第1グループ光信号(λ1 、λ3 、…、λ2N-1)は2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 で多重化された後第1波長交代結合器707 の1番端子に入力される。

0086

多重化され、第1波長交代結合器707 に入力された第1グループ光信号(λ1、λ3 、…、λ2N-1)は、2番端子に出力された後光サーキュレータ709 の2番端子と3番端子とを経て第2波長交代結合器708 の2番端子に入力され第2波長交代結合器708 の1番端子に出力される。

0087

また、第2波長交代結合器708 の1番端子に入力された第2グループ光信号(λ2、λ4 、…、λ2N)は3番端子に出力され、また第1波長交代結合器707 の3番端子に入力され1番端子に出力された後、2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の共通端子に入力される。共通端子に入力された第2グループ光信号(λ2 、λ4 、…、λ2N)は2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の偶数番の端子に出力された後、偶数番の端子に夫々接続された光受信器704a、704b、…、704nに受信される。

0088

光伝送装置700 は、各ファブリー・ペローレーザーダイオード701a、701b、…、701nで変調された光信号を生成するN個のレーザーダイオード駆動回路702a、702b、…、702nと各ファブリー・ペローレーザーダイオード701a、701b、…、701nの温度を制御するN個のレーザーダイオード温度制御装置703a、703b、…、703n 及び2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ705 の温度を制御する1つの温度制御装置706 を更に備える。

0089

図8は本発明による光源を利用した波長分割多重方式光伝送装置の第2実施例を示す図であり、1つの光ファイバを通じて波長分割多重化されたN個の第3グループ光信号(λ1 、λ2 、…、λN )を出力して前記光ファイバを通じて入力される波長分割多重化されたN個の第4グループ光信号(λN+1、λN+2 、…、λ2N)を受信する。

0090

図8を参照すると、本発明による波長分割多重方式光伝送装置はN個のファブリー・ペローレーザーダイオード801a、801b、…、801n、各ファブリー・ペローレーザーダイオード801a、801b、…、801nで変調された光信号を生成するN個のレーザーダイオード駆動回路802a、802b、…、802n、各ファブリー・ペローレーザーダイオード801a、801b、…、801nの温度を制御するN個のレーザーダイオード温度制御装置803a、803b、…、803n、N個の光受信器804a、804b、…、804n、1つの2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 、2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 の温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置806 、2つの第1及び第2波長分割マルチプレクサ807 、808 、1つの光サーキュレータ809 と1つの非干渉性光源810 から構成される。

0091

2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 は、共通端子に入力された波長分割多重化された光信号を各波長別に分離して2N個の入/出力端子に夫々出力する、又は2N個の入/出力端子に夫々入力された波長を他の光信号に波長分割多重化して共通端子に出力する。

0092

第3グループ光信号(λ1、λ2 、…、λN )及び第4グループ光信号(λN+1 、λN+2 、…、λ2N)の波長は互いに異なる波長帯域に設定され、第3グループ光信号(λ1、λ2 、…、λN )は2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 の共通端子及び1〜N番の端子間で伝達され、第4グループ光信号(λN+1、λN+2 、…、λ2N)は2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 の共通端子及びN+1〜2N番の端子間で伝達される。

0093

非干渉性光源810 は、広帯域の非干渉性光を出力する。光サーキュレータ809 は1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する。

0094

第1及び第2波長分割マルチプレクサ807 、808 の1番端子及び2番端子間では第3グループ光信号(λ1 、λ2 、…、λN )を伝達して第4グループ光信号(λN+1、λN+2 、 …、λ2N)を遮断し、1番端子及び3番端子間では第4グループ光信号(λN+1、λN+2 、…、λ2N)を伝達して第3グループ光信号(λ1 、λ2 、…、λN)を遮断する。

0095

上述した構成を有する光伝送装置800 は以下の通り接続される。2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 の1〜N番の端子は夫々ファブリー・ペローレーザーダイオード801a、801b、…、801nに接続され、N+1〜2N番の端子は夫々光受信器804a、804b、…、804nに接続される。

0096

2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 の共通端子は第1波長分割マルチプレクサ807 の1番端子に接続され、第1波長分割マルチプレクサ807 の2番端子は光サーキュレータ809 の2番端子に接続され、光サーキュレータ809 の1番端子は非干渉性光源810 に、3番端子は第2波長分割マルチプレクサ808 の2番端子に夫々接続される。

0097

第1波長分割マルチプレクサ807 の3番端子と第2波長分割マルチプレクサ808 の3番端子とが接続され、第2波長分割マルチプレクサ808 の1番端子は光伝送装置800 の出力端子になる。

0098

光伝送装置800 は以下の通り動作する。まず非干渉性光源810 の出力は光サーキュレータ809 の1番端子に入力され2番端子を経て第1波長分割マルチプレクサ807 の2番端子に入力される。第1波長分割マルチプレクサ807 は、入力された広帯域の非干渉性光の一部を1番端子に出力する。第1波長分割マルチプレクサ807 から2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 の共通端子に入力された後、2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 の1〜N番の端子に夫々出力される。

0099

2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 からファブリー・ペローレーザーダイオード801a、801b、…、801nに入力され、ファブリー・ペローレーザーダイオード801a、801b、…、801nは入力された非干渉性光の波長と一致する第3グループ光信号(λ1、λ2 、…、λN )を出力し、第3グループ光信号(λ1 、λ2 、…、λN)は2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 で多重化された後第1波長分割マルチプレクサ807 の1番端子に入力される。

0100

第1波長分割マルチプレクサ807 に入力された第3グループ光信号(λ1、λ2 、…、λN )は、2番端子に出力された後光サーキュレータ809 の2番端子と3番端子とを経て第2波長分割マルチプレクサ808 の2番端子に入力され第2波長分割マルチプレクサ808 の1番端子に出力される。

0101

また、第2波長分割マルチプレクサ808 の1番端子に入力された第4グループ光信号(λN+1、λN+2 、…、λ2N)は3番端子に出力され、再び第1波長分割マルチプレクサ807 の3番端子に入力され1番端子に出力された後、2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 の共通端子に入力される。共通端子に入力された信号は、2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 のN+1〜2N番の端子に出力された後これらの端子に夫々接続された光受信器804a、804b、…、804nで受信される。

0102

光伝送装置800 は、各ファブリー・ペローレーザーダイオード801a、801b、…、801nで変調された光信号を生成するN個のレーザーダイオード駆動回路802a、802b、…、802nと各ファブリー・ペローレーザーダイオード801a、801b、…、801nの温度を制御するN個のレーザーダイオード温度制御装置803a、803b、…、803n及び2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ805 の温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置806 を更に備える。

0103

図9は本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第3実施例を示した図であり、1つの光ファイバを通じて波長分割多重化されたN個の第5グループ光信号(λ1 、λ2 、…、λN )を出力し、光ファイバを通じて入力される波長分割多重化されたN個の第6グループ光信号(λN+1、λN+2 、…、λ2N)を受信する。

0104

図9を参照すると、本発明による波長分割多重方式光伝送装置はN個のファブリー・ペローレーザーダイオード901a、901b、…、901n、各ファブリー・ペローレーザーダイオード901a、901b、…、901nで変調された光信号を生成するN個のレーザーダイオード駆動回路902a、902b、…、902n、各ファブリー・ペローレーザーダイオード901a、901b、…、901nの温度を制御するN個のレーザーダイオード温度制御装置903a、903b、…、903n、N個の光受信器904a、904b、…、904n、1つのNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 、Nx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 の温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置906 、1つの第1波長分割マルチプレクサ907 、1つの第2波長分割マルチプレクサ908 、N個の第3波長分割マルチプレクサ909a、…、909b、909n、1つの光サーキュレータ910 と1つの非干渉性光源911 から構成される。

0105

Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 は、共通端子に入力された波長分割多重化された光信号を各波長に分離してN個の入/出力端子に夫々出力する、又はN個の入/出力端子に夫々入力された波長から他の光信号に波長分割多重化して共通端子に出力する。共通端子と各入/出力端子との間の信号伝達は独立スペクトル領域の整数倍である波長間隔を置いて繰り返される特性を有する。

0106

第5グループ光信号(λ1、λ2 、…、λN )及び第6グループ光信号(λN+1 、λN+2 、…、λ2N)の波長は互いに異なる波長帯域に設定され、Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 の共通端子及び1〜N番の端子間を夫々伝達されるが、第5グループ光信号(λ1 、λ2、…、λN )及び第6グループ光信号(λN+1 、λN+2 、…、λ2N)の波長は夫々Nx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 の独立スペクトル領域の整数倍の波長間隔を有する。

0107

非干渉性光源911 は広帯域の非干渉性光を出力する。光サーキュレータ911 は1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する。

0108

第1、第2及び第3波長分割マルチプレクサ907 、908 、909a、909b、…、909nの1番端子及び2番端子間では第5グループ光信号(λ1 、λ2 、…、λN)を伝達して第6グループ光信号(λN+1 、λN+2 、…、λ2N)を遮断し、1番端子及び3番端子間では第6グループ光信号(λN+1、λN+2 、…、λ2N)を伝達して第5グループ光信号(λ1、λ2、…、λN)を遮断する。

0109

上述された構成である光伝送装置900 は以下の通り接続される。Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 のN個の端子は夫々第3波長分割マルチプレクサ909a、909b、…、909nに接続され、第3波長分割マルチプレクサ909a、…、909b、909nの2番端子はファブリー・ペローレーザーダイオード901a、901b、…、901nに接続され、3番端子は夫々光受信器904a、904b、…、904nに接続される。

0110

Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 の共通端子は第1波長分割マルチプレクサ907 の1番端子に接続され、第1波長分割マルチプレクサ907 の2番端子は光サーキュレータ910 の2番端子に接続され、光サーキュレータ910 の1番端子は非干渉性光源911 に接続され、3番端子は第2波長分割マルチプレクサ908 の2番端子に接続される。第1波長分割マルチプレクサ907 の3番端子と第2波長分割マルチプレクサ908 の3番端子とが接続され、第2波長分割マルチプレクサ908 の1番端子は光伝送装置900 の出力端子になる。

0111

光伝送装置900 は以下の通り動作する。まず非干渉性光源911 から光サーキュレータ910 の1番端子に入力され2番端子を経て第1波長分割マルチプレクサ907 の2番端子に入力される。第1波長分割マルチプレクサ907 は入力された非干渉性光源911 の出力の一部を1番端子に出力する。第1波長分割マルチプレクサ907 からNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 の共通端子に入力された後、Nx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 のN個の端子に夫々出力される。

0112

Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 から波長分割マルチプレクサ909a、909b、…、909nの1番端子に入力され2番端子に出力された後、ファブリー・ペローレーザーダイオード901a、901b、…、901nに入力される。各ファブリー・ペローレーザーダイオード901a、901b、…、901nは入力される非干渉性光の波長と一致する第5グループ光信号(λ1、λ2 、…、λN )を出力し、第5グループ光信号(λ1 、λ2 、…、λN)は、各波長分割マルチプレクサ909a、909b、…、909nを経て再びNx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 で波長分割多重化された後、第1波長分割マルチプレクサ907 の1番端子に入力される。第1波長分割マルチプレクサ907 に入力された第5グループ光信号(λ1 、λ2 、…、 λN)は2番端子に出力された後、光サーキュレータ910 の2番端子と3番端子とを経て第2波長分割マルチプレクサ908 の2番端子に入力され第2波長分割マルチプレクサ908 の1番端子に出力される。

0113

また第2波長分割マルチプレクサ908 の1番端子に入力された第6グループ光信号(λN+1、λN+2 、…、λ2N)は、3番端子に出力され再び第1波長分割マルチプレクサ907 の3番端子に入力され、1番端子に出力された後Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 の共通端子に入力される。共通端子に入力された第6グループ光信号(λN+1 、λN+2、…、λ2N)はNx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 のN個の端子に夫々出力された後、第3波長分割マルチプレクサ909a、909b、…、909nの1番端子に入力される。

0114

第3波長分割マルチプレクサ909a、909b、…、909n に入力された第6グループ光信号(λN+1 、λN+2 、…、λ2N)は、第3波長分割マルチプレクサ909a、909b、…、909nの3番端子に出力された後光受信器904a、904b、…、904nで受信される。

0115

光伝送装置900 は、各ファブリー・ペローレーザーダイオード901a、901b、…、901nで変調された光信号を生成するN個のレーザーダイオード駆動回路902a、902b、…、902nと各ファブリー・ペローレーザーダイオード901a、901b、…、901nの温度を制御するN個のレーザーダイオード温度制御装置903a、903b、…、903n及びNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ905 の温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置906 を更に備える。

0116

図10は、本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第4実施例を示す図である。図10を参照すると、本発明による波長分割多重方式光伝送装置は、N個のファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n 、各ファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n の温度を制御するN個のレーザーダイオード温度制御装置1002a 、1002b 、…、1002n 、1つのNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003、Nx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003の温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置1004、1つの光サーキュレータ1005、1つの非干渉性光源1006、1つの外部変調器1007と1つの外部変調器駆動回路1008とから構成される。

0117

Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003は、共通端子に入力された波長分割多重化された光信号を各波長に分離してN個の入/出力端子に夫々出力する、又はN個の入/出力端子に夫々入力された波長から他の光信号を波長分割多重化して共通端子に出力する。

0118

非干渉性光源1006は広帯域の非干渉性光を出力する。光サーキュレータ1005は1番端子に入力された光信号を2番端子に出力し、2番端子に入力された光信号を3番端子に出力する。外部変調器1007は電気的な信号を光信号に変調する。

0119

上述した構成の光伝送装置1000は以下の通り接続される。Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003のN個の端子には夫々ファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n が接続され、Nx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003の共通端子は光サーキュレータ1005の2番端子に接続される。

0120

光サーキュレータ1005の1番端子は非干渉性光源1006に接続され、光サーキュレータ1005の3番端子は外部変調器1007に接続される。外部変調器1007はこれを駆動するための外部変調器駆動回路1008に接続され、電気的な信号は外部変調器駆動回路1008から入力され、変調された光信号は外部変調器1007を通して出力される。

0121

光伝送装置1000は以下の通り動作する。まず非干渉性光源1006の出力は光サーキュレータ1005の1番端子に入力され2番端子を経てNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003の共通端子に入力された後、Nx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003のN個の端子に夫々出力される。Nx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003からファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n に入力され、各ファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n は入力された非干渉性光と波長とが一致する光信号を出力する。

0122

ファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n から出力され、Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003で多重化された後、光サーキュレータ1005を経て外部変調器1007に入力され、外部変調器1007は入力された電気的な信号を光信号に変調して出力する。

0123

光伝送装置1000は、各ファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n に印可される電流を制御することにより1つ又は2つ以上の任意の波長を有する光信号を、外部変調器1007を通して出力するように制御する。

0124

本発明による光伝送装置1000に備える外部変調器1007は、電界吸収変調器又はLiNbO3を利用したマッハジェンダー干渉計変調器のいずれかを用いる。

0125

また、光伝送装置1000で各ファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n の温度を制御するN個のレーザーダイオード温度制御装置1002a 、1002b 、…、1002n 及びNx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003の温度を制御するマルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置1004を更に備える。

0126

図11は本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第5実施例を示した図であり、図10の光伝送装置1000に1つの偏光制御器1009又はN個の偏光制御器1010a 、1010b 、…、1010n を更に備えた構成である。なお、他の部分の構成は、図10と同様であり、対応する構成部材に図10と同一の参照符号を付してその説明を省略する。本発明による光伝送装置1100に用いられる外部変調器1007の特性が偏光により異なる場合、Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ1003の各入/出力端子と各ファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n との間にN個の偏光制御器1010a 、1010b 、…、1010n を接続するか、又は外部変調器1007と光サーキュレータ1005の3番端子との間に1つの偏光制御器1009を接続する。

0127

図12は本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第6実施例を示した図であり、図10の光伝送装置1000に光受信器1011を更に備えた構成である。なお、他の部分の構成は、図10と同様であり、対応する構成部材に図10と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

0128

上述したような構成である、本発明による光伝送装置1200に備えられた光受信器1011は、外部から入力される光信号を電気信号に変換する。1つの光受信器1011を更に備えることにより、外部から特定波長の光信号が入力される場合、光信号を電気的な信号に変換し、再び等しい波長の光信号、1つ又は2つ以上の他の波長の光信号に再生又は波長変換できる。この時、外部変調器1007を通して出力される光信号の波長は各ファブリー・ペローレーザーダイオード1001a 、1001b 、…、1001n に印加される電流を制御して可変できる。

0129

図13は本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第7実施例を示した図であり、図10の光伝送装置1000に1つの偏光制御器1009又はN個の偏光制御器1010a 、1010b 、…、1010n 及び光受信器1011を更に備えた構成である。なお、他の部分の構成は、図10と同様であり、対応する構成部材に図10と同一の参照符号を付してその説明を省略する。本発明による光伝送装置1300に備えられた1つの偏光制御器1009又はN個の偏光制御器1010a 、1010b 、…、1010n 及び光受信器1011は、図11及び図12と同一の参照符号を付してその構成及び作用の説明を省略する。

図面の簡単な説明

0130

本発明による波長可変光源の構成図である。
本発明による波長可変光源の性能を測定するための実験装置の構成図である。
図2の装置を用いて測定された光スペクトルを示す図である。
図2の装置を用いて別の光学フィルターにより測定された光スペクトルを示す図である。
アイダイヤグラム(eye diagram)測定のための実験装置の構成図である。
図5の実験装置を用いて測定された各アイダイヤグラムである。
本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第1実施例を示す図である。
本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第2実施例を示す図である。
本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第3実施例を示す図である。
本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第4実施例を示す図である。
本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第5実施例を示す図である。
本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第6実施例を示す図である。
本発明による光源を用いた波長分割多重方式光伝送装置の第7実施例を示す図である。

符号の説明

0131

101,710,810,911,1006非干渉性光源
102,202,502,506通過帯域可変フィルター
103,203,507,709,809,910,1005光サーキュレータ
104,204,508,701a-701n,801a-801n,901a-901n,1010a-1010nファブリー・ペローレーザーダイオード
700,800,900,1000,1100光伝送装置
702a-702n,802a-802n,902a-902nレーザーダイオード駆動回路
703a-703n,803a-803n,903a-903n,1002a-1002nレーザーダイオード温度制御装置
704a-704n,804a-804n,904a-904n,1011光受信器
705,805 2Nx1マルチプレクサ/デマルチプレクサ
706,806,906,1004 マルチプレクサ/デマルチプレクサ温度制御装置
707 第1波長交代結合器
708 第2波長交代結合器
807,907 第1波長分割マルチプレクサ
808,908 第2波長分割マルチプレクサ
905,1003 Nx1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ
909a-909n 第3波長分割マルチプレクサ
1007外部変調器
1008 外部変調器駆動回路
1009,1010a-1010n 偏光制御器

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