光位相同期化広帯域光源
【課題】１つのマルチ光周波数キャリア発生装置を用い、中心光周波数が異なる複数のマルチ光周波数キャリアを相互に位相同期させて同時に発生させる。
【解決手段】所定の周波数間隔を有し互いに位相が同期した光周波数コムを発生する光周波数コム発生手段１２と、光周波数が異なる複数のＣＷ光を出力する複数の安定化ＣＷ光源２０と、これらのＣＷ光を合波する手段１６と、合波された複数のＣＷ光を入力し、各ＣＷ光から互いに異なる帯域の複数の光周波数成分を有するマルチ光周波数キャリアを発生させる発生装置１７と、合波された複数のＣＷ光のパワーの一部と光周波数コムとを合波する手段１８と、複数のＣＷ光と光周波数コムとを合波した光を検波し複数のＣＷ光の光周波数・位相と光周波数コムの該当する光周波数・位相とが同期するように複数の安定化ＣＷ光源を帰還制御するマルチ光位相検波回路１９とを備える。
【解決手段】所定の周波数間隔を有し互いに位相が同期した光周波数コムを発生する光周波数コム発生手段１２と、光周波数が異なる複数のＣＷ光を出力する複数の安定化ＣＷ光源２０と、これらのＣＷ光を合波する手段１６と、合波された複数のＣＷ光を入力し、各ＣＷ光から互いに異なる帯域の複数の光周波数成分を有するマルチ光周波数キャリアを発生させる発生装置１７と、合波された複数のＣＷ光のパワーの一部と光周波数コムとを合波する手段１８と、複数のＣＷ光と光周波数コムとを合波した光を検波し複数のＣＷ光の光周波数・位相と光周波数コムの該当する光周波数・位相とが同期するように複数の安定化ＣＷ光源を帰還制御するマルチ光位相検波回路１９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重光伝送システムや光計測における光周波数基準として用いられる等しい光周波数間隔のマルチ光周波数キャリアを発生する広帯域光源に関する。特に、１つのマルチ光周波数キャリア発生装置で位相同期した広帯域のマルチ光周波数キャリアを一括して発生させる光位相同期化広帯域光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に、従来の広帯域光源の構成例を示す（特許文献１、非特許文献１）。
図８において、広帯域光源は、マルチ光周波数キャリアの種光源として連続発振光（ＣＷ光）を発生させるＣＷ光源９１と、ＣＷ光を入力してマルチ光周波数キャリアを発生させるマルチ光周波数キャリア発生装置として、位相変調を施す位相変調器９２、９３と、変調周波数ｆm ［Hz］の正弦波を発生する信号発生器９４と、変調信号の位相を調整する位相シフタ９５と、群速度分散を与える分散媒質９６とを備える。
【０００３】
ＣＷ光源９１で発生させたＣＷ光は位相変調器９２に入射され、そこで信号発生器９４からの変調周波数ｆm ［Hz］の正弦波によって変調指数Δθ1 ＝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、分散媒質９６を通過することによって、群速度分散Ｂ2 （＝±１／（４πｆm2））［秒2 ］が与えられる。群速度分散を受けたＣＷ光は位相変調器９３に入力される。位相変調器９３は、信号発生器９４から出力された変調周波数ｆm の正弦波を位相シフタ９５を介して入力し、群速度分散を受けたＣＷ光に任意の変調指数Δθ2 で位相変調を与える。これにより、ＣＷ光の光周波数に対して周波数間隔ｆm で、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のマルチ光周波数キャリアが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９４１４３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】山本貴司他、「位相変調器と分散媒質を用いたマルチキャリア光源」, IEICE Technical Report OCS2007-32(2007-8) pp.1-5 (2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マルチ光周波数キャリアの一層の広帯域化を図るには、中心光周波数が異なる複数のマルチ光周波数キャリアを順に位相同期させてチェーンする方法があるが、この場合に位相誤差や揺らぎも累積する問題がある。また、３つ以上のマルチ光周波数キャリアをチェーン化するには、位相同期のための構成も煩雑になる問題があった。さらに、ｎ台のマルチ光周波数キャリアをチェーン化させるには、ｎ台のマルチ光周波数キャリア発生装置が必要であった。
【０００７】
本発明は、１つのマルチ光周波数キャリア発生装置を用い、中心光周波数が異なる複数のマルチ光周波数キャリアを相互に位相同期させて同時に発生させることができる光位相同期化広帯域光源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】
【０００８】
本発明の光位相同期化広帯域光源は、所定の周波数間隔を有し、互いに位相が同期した光周波数コムを発生する光周波数コム発生手段と、互いに光周波数が異なる複数のＣＷ光を出力する複数の安定化ＣＷ光源と、複数の安定化ＣＷ光源から出力される複数のＣＷ光を合波する手段と、合波された複数のＣＷ光を入力し、各ＣＷ光から互いに異なる帯域の複数の光周波数成分を有するマルチ光周波数キャリアを発生させるマルチ光周波数キャリア発生装置と、合波された複数のＣＷ光のパワーの一部と光周波数コムとを合波する手段と、複数のＣＷ光と光周波数コムとを合波した光を検波し、複数のＣＷ光の光周波数・位相と光周波数コムの該当する光周波数・位相とが同期するように複数の安定化ＣＷ光源を帰還制御するマルチ光位相検波回路とを備える。
【０００９】
光周波数コムは、アンカー光周波数および複数のＣＷ光を設定する光周波数グリッドからオフセット周波数ｆoffsetだけオフセットを与え、さらにアンカー光周波数からｎ（整数）番目の光周波数成分をｎΔｆだけ偏移させる。
【００１０】
マルチ光位相検波回路は、複数のＣＷ光と光周波数コムとを合波した光を検波した信号と、周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号との位相比較を行い、その位相誤差信号でアンカー光周波数からｎ番目のＣＷ光を出力する安定化ＣＷ光源をそれぞれ制御する手段を備える。
【００１１】
また、光周波数コム発生手段は、基準クロックの周波数に応じた光周波数間隔で互いに位相同期した光周波数コムを発生する構成であり、マルチ光位相検波回路は、複数のＣＷ光と光周波数コムとを合波した光を検波した信号と、基準クロックに位相同期した周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号との位相比較を行い、その位相誤差信号でアンカー光周波数からｎ番目のＣＷ光を出力する安定化ＣＷ光源をそれぞれ制御する手段と、基準クロックに位相同期した周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号の位相を制御し、複数の安定化ＣＷ光源の平均位相誤差がゼロになるように設定する移相器とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、基準光周波数コムに位相同期した複数のＣＷ光を合波し、マルチ光周波数キャリア発生装置に入力してマルチ光周波数キャリアを生成する光位相同期化広帯域光源において、個々のＣＷ光の伝搬光路長の揺らぎによるＣＷ光相互の位相揺らぎを抑圧することにより、位相同期したマルチ光周波数キャリアを数十キャリア以上生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】先願の広帯域多波長光源の構成例を示す図である。
【図２】本発明の光位相同期化広帯域光源の実施例構成を示す図である。
【図３】基準光周波数コムのスペクトルの一例を示す図である。
【図４】基準光周波数コムと複数のＣＷ光の光周波数配置例を示す図である。
【図５】マルチ光位相検波回路１９の第１の構成例を示す図である。
【図６】２つのＣＷ光が同期引き込み状態となったときのスペクトルの様子を示す図である。
【図７】マルチ光位相検波回路１９の第２の構成例を示す図である。
【図８】従来の広帯域光源の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、先願（特願２００８−２７０９５２）の広帯域多波長光源の構成例を示す。
図１において、先願の広帯域多波長光源は、基準クロック１１、基準クロック１１から与えられる周波数に応じた光周波数間隔で互いに位相同期した基準光周波数コムを発生する基準光周波数コム発生装置１２、基準光周波数コムをｋ分岐（ｋは２以上の整数）する光スプリッタ１３、それぞれ基準光周波数コムの異なる光周波数成分と光周波数および位相が同期した連続発振光（ＣＷ光）を出力するｋ台の安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋ、各安定化ＣＷ光源から出力されるＣＷ光の光位相を調整して合波する光移相器１５−１，…，１５−ｋおよび光合波器１６、位相同期して合波された複数の光周波数のＣＷ光を入力し、各ＣＷ光から互いに異なる帯域のマルチ光周波数キャリアを発生する１台のマルチ光周波数キャリア発生装置１７から構成される。
【００１５】
なお、安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋは、それぞれの発振周波数を位相同期の手法により、基準光周波数コムのそれぞれ異なる光周波数基準に一致させる。位相同期させる光周波数は安定化ＣＷ光源ごとに異なり、各安定化ＣＷ光源の光周波数間隔は後段のマルチ光周波数キャリア発生装置１７によって発生するマルチ光周波数キャリア数に応じて設定される。マルチ光周波数キャリア発生装置１７は、図８に示す従来の広帯域光源に用いられるマルチ光周波数キャリア発生装置と同様の構成や、その位相変調器９２と分散媒質９６を強度変調器に置換した構成（例えば特開２００６−１１８１７２号公報の多波長一括発生装置）でもよい。
【００１６】
また、マルチ光周波数キャリア発生装置１７に入力する各ＣＷ光は、マルチ光周波数キャリア発生装置１７で発生する異なる帯域のマルチ光周波数キャリアのうち、互いに光周波数が同一となる光周波数キャリアが同相で電界加算されるように、光移相器１５−１，…，１５−ｋで位相の調整が行われる。これにより、マルチ光周波数キャリア発生装置１７では、複数の安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋから入力する基準光周波数コムに同期した各ＣＷ光を通過させるだけで、光周波数キャリアのチェーン化を図ることができる。
【００１７】
このような位相同期した複数のＣＷ光を用いるのは、数百ｋｍの光ファイバ長距離信号伝送を行うために必要となる−140dB/(Hz)1/2 以下のノイズ特性（ＲＩＮ：Relative Intensity Noise）を確保するためである。１つの半導体レーザ光源から多数の送信用光周波数キャリアを生成すると、ＲＩＮが−150dB/(Hz)1/2 以下（測定限界）の光源を準備しても数十波程度の光周波数キャリア数に留まるが、複数のＣＷ光を用いる図１の構成ではそれ以上の光周波数キャリア数が容易に得られる。
【００１８】
ただし、複数の安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋは基準光周波数コムに位相同期しているが、各ＣＷ光の位相を制御して合波するまでの光移相器を含む光路において、各光路が集積化されていない場合に個々の光導波路の熱膨張係数の違いなどにより、光導波路長揺らぎに起因する電界振動成分の位相揺らぎが生じることがある。例えば、光周波数192〜194ＴHzは波長に換算して1552ｎｍ近辺であるので、光導波路長が 1.5μｍだけ変動すれば、光位相は２π変動したことになる。一方、光ファイバの熱膨張係数が約７×10-7℃-1であるので、光ファイバ１ｍに対して環境温度１℃の変化があると、πだけ位相が変動することになる。
【００１９】
本発明は、図１に示す安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋから光合波器１６までの光導波路長が環境温度に応じて変動することによる複数のＣＷ光間の位相揺らぎを抑圧するための構成を提供する。
【００２０】
図２は、本発明の光位相同期化広帯域光源の実施例構成を示す。
図２において、本実施例の光位相同期化広帯域光源は、基準クロック１１、基準光周波数コム発生装置１２、光合波器１６、１台のマルチ光周波数キャリア発生装置１７、光合波器１８、マルチ光位相検波回路１９およびｋ台の安定化ＣＷ光源２０−１，…，２０−ｋから構成される。ここで、基準クロック１１、基準光周波数コム発生装置１２、光合波器１６およびマルチ光周波数キャリア発生装置１７は、図１に示す先願の広帯域多波長光源の各部と同様の構成である。
【００２１】
本実施例の光合波器１６は、各安定化ＣＷ光源２０−１，…，２０−ｋから出力される複数のＣＷ光を合波してマルチ光周波数キャリア発生装置１７に出力するとともに、合波した複数のＣＷ光のパワーの一部を光合波器１８に出力する。光合波器１８は、この複数のＣＷ光と基準光周波数コム発生装置１２から出力される基準光周波数コムを合波してマルチ光位相検波回路１９に入力する。マルチ光位相検波回路１９は、複数のＣＷ光と基準光周波数コムとを合波した光を検波し、複数のＣＷ光の光周波数・位相と基準光周波数コムの該当する光周波数・位相とが同期するように、安定化ＣＷ光源２０−１，…，２０−ｋの発振周波数および位相を個別に帰還制御する構成であり、図１に示す先願の広帯域多波長光源の光移相器１５−１，…，１５−ｋの機能を有し、かつ複数のＣＷ光間の位相揺らぎを抑圧する機能を有する。マルチ光位相検波回路１９の具体的な構成例については後述する。
【００２２】
基準光周波数コム発生装置１２は、基準クロック１１から与えられるＩＴＵ−Ｔ周波数標準に準拠した次式に示す周波数間隔の基準光周波数コムを発生する。
ｆ(n) ＝ 193.1ＴHz＋（ｆgrid＋Δｆ)・ｎ＋ｆoffset …(1)
【００２３】
ここで、 193.1ＴHzはＩＴＵ−Ｔ周波数標準として規定されているアンカー光周波数、ｆgridは基準光周波数コムのグリッド間隔を決める周波数であり、ITU-T Recommendation G.694.1 "Spectral Grids for ＷＤＭ Applications：ＤＷＤＭ Frequency Grid"では、12.5ＧHz，25ＧHz，50ＧHz， 100ＧHzの値が示されている。ｆoffsetは必要に応じて付与されるオフセット周波数、Δｆ・ｎはグリッド周波数からの偏移量であり、チャネル番号ｎに応じた値をとる。本実施例では、ｆgrid＝25ＧHz、Δｆ＝４ＭHzとして説明する。
【００２４】
基準光周波数コム発生装置１２は、例えば特開２００９−１１６２４２号公報「光周波数コム安定化光源」に記載のＣＥＰ（Carrier-Envelope Offset Lock）制御によって絶対位相を確定させる方法や、文献 (M.Kourogi, B.Widiyatmoko, T.Takeuchi, and M.Ohtsu,"Limit of optical frequency comb generation due to material dispersion", IEEE.J.Quantum Electronics Vol.31, No.12, December 1995) に記載の方法などを用いて構成される。
【００２５】
基準光周波数コムのスペクトルの一例を図３に示す。ｆoffset＝−500 ＭHz, 、ｆgrid＝25ＧHz、Δｆ＝４ＭHzの例である。このとき、光周波数 193.4ＴHzと 192.8ＴHzに対応する基準光周波数コムの光周波数ｆ(n=12)とｆ(n=-12) は、
ｆ(12) ＝193.1ＴHz＋(25ＧHz＋４ＭHz)・12−500ＭHz
＝193.4ＴHz−452ＭHz …(2-1)
ｆ(-12) ＝193.1ＴHz＋(25ＧHz＋４ＭHz)・(-12) −500ＭHz
＝192.8ＴHz−548ＭHz …(2-2)
となる。これら２つの光周波数ｆ(n=12)とｆ(n=-12) に対応し、安定化ＣＷ光源のＣＷ光の光周波数をそれぞれ 193.4ＴHzと 192.8ＴHzに設定する例を以下に説明する。
【００２６】
基準光周波数コムと複数のＣＷ光の光周波数の配置例を図４に示す。目標設定値とする光周波数 193.4ＴHzと 192.8ＴHzに対して、基準光周波数コムはそれぞれ 452ＭHzと 548ＭHzだけ周波数オフセットを有する位置に光周波数を発している。したがって、マイクロ波周波数 452ＭHzと 548ＭHzの局部発振器を準備してミキシング（乗算）を行うことにより、アンカー光周波数からｎ番目の光周波数のＣＷ光に対して位相同期をかけることができる。
【００２７】
図５は、マルチ光位相検波回路１９の第１の構成例を示す。ここでは、安定化ＣＷ光源の数ｋ＝２の場合で、光周波数 193.4ＴHz， 192.8ＴHzの２つのＣＷ光からそれぞれマルチ光周波数キャリアを発生させてチェーンする場合について示す。
【００２８】
図５において、安定化ＣＷ光源２０−１，２０−２からそれぞれ出力されるＣＷ光（光周波数 193.4ＴHz， 192.8ＴHz）と、基準光周波数コム発生装置１２から出力される基準光周波数コム（光周波数 193.1ＴHz＋ (25ＧHz＋４ＭHz)ｎ−500ＭHz）は光合波器１８で合波され、マルチ光位相検波回路１９のフォトダイオード１９１に入力する。このとき、マイクロ波周波数 452ＭHzと 548ＭHzの近傍にビート周波数が観測される。これは、光周波数 193.4ＴHz， 192.8ＴHzのＣＷ光が基準光周波数コムとのヘテロダイン検波により、中間周波数である 452ＭHzと 548ＭHzにダウンコンバートされたものである。
【００２９】
フォトダイオード１９１の出力信号は２分岐され、それぞれＰＬＬ部１９２，１９３に入力する。ＰＬＬ部１９２は、位相比較器２１で局部発振器２２から出力される局発信号（ｎ1 Δｆ＋ｆoffset＝ 452ＭHz）との位相差を検出し、ループフィルタ（ＬＦ）２３でその位相誤差信号から高周波数成分等不要な周波数成分を除去して直流誤差成分として安定化ＣＷ光源２０−１にフィードバックし、発振周波数(193.4ＴHz）および位相を制御する。ＰＬＬ部１９３は、位相比較器３１で局部発振器３２から出力される局発信号（ｎ2 Δｆ＋ｆoffset＝ 548ＭHz）との位相差が検出し、その位相誤差信号をループフィルタ（ＬＦ）３３を介して安定化ＣＷ光源２０−２にフィードバックし、発振周波数(192.8ＴHz）および位相を制御する。
【００３０】
このようなマルチ光位相検波回路１９の作用により、２つのＣＷ光は基準光周波数コムに位相同期し、かつＣＷ光相互の位相揺らぎが抑圧される。２つのＣＷ光が同期引き込み状態となったときのスペクトルの様子を図６に示す。 452ＭHzと 548ＭHzで引き込んでいる様子が分かる。
【００３１】
先願の構成では、光移相器１５−１〜１５−ｋを用いて複数のＣＷ光間の位相調整を行っているが、上記のように光周波数 192〜194 ＴHzにおける環境温度に応じた位相変化が例えば１℃の変化に対して位相がπ変動するなど極めて敏感であった。本実施例の構成では、２つのＣＷ光の位相を相対的に確定させるために、合波してその出力ビート信号位相をロックする方法をとっている。マイクロ波周波数にダウンコンバートした後では、 100ＭHzのマイクロ波の場合は約３ｍが位相２πに相当するので、伝搬長の変動分による位相揺らぎは無視できることになる。本発明は、このような複数のＣＷ光の光位相をマルチ光位相検波回路１９を用いて確定させる技術であることを特徴とする。
【００３２】
位相比較器２１，３１には乗算機能が多く用いられる。例えば、マイクロ波ＤＢＭ（Double Balanced Mixier）や４象限乗算回路の他、最近では周波数弁別機能付きディジタル位相比較回路などが実現手段として考えられる。
【００３３】
図７は、マルチ光位相検波回路１９の第２の構成例を示す。本構成例は、図５に示す第１の構成例のＰＬＬ部１９２の局部発振器２２およびＰＬＬ部１９３の局部発振器３２を基準クロック１１に同期させ、安定化ＣＷ光源２０−１，２０−２の平均位相誤差をゼロに近づけるための構成を付加したものである。
【００３４】
図７において、ＰＬＬ部１９２には、局部発振器２２の出力を分周する分周器２４、分周器２４の出力と基準クロック１１の位相差を検出する位相比較器２５、その位相誤差信号の直流誤差成分を局部発振器２２に入力するループフィルタ（ＬＦ）２６を備える。ＰＬＬ部１９３には、局部発振器３２の出力を分周する分周器３４、分周器３４の出力と基準クロック１１の位相差を検出する位相比較器３５、その位相誤差信号の直流誤差成分を局部発振器３２に入力するループフィルタ（ＬＦ）３６を備える。さらに、ＰＬＬ部１９２の局部発振器２２から位相比較器２１に入力する局発信号位相を調整する移相器２７、ＰＬＬ部１９３の局部発振器３２から位相比較器３１に入力する局発信号位相を調整する移相器３７を備える。なお、分周器２４，３４は、上記の数値例では 452ＭHz， 548ＭHzの局発信号を基準クロックの周波数（例えば10ＭHz）に分周するために、フラクショナル分周器が用いられる。
【００３５】
これにより、安定化ＣＷ光源２０−１，２０−２の相対位相を同期させ、平均位相誤差をゼロに近づけることができるので、マルチ光位相周波数キャリア発生装置１７で各ＣＷ光から発生させた複数の光周波数キャリアが位相差ゼロで電界加算され、効率良くキャリア強度を得ることができる。
【００３６】
なお、本発明の光位相同期化広帯域光源に用いるマルチ光周波数キャリア発生装置１７の構成法は複数考えられるが、上記のように図８に示す従来の広帯域光源に用いられるマルチ光周波数キャリア発生装置と同様の構成でもよい。光ファイバ通信へ適用することを鑑みるとＣＮＲ(Carrier-to-Noise Ratio)が高いほうが望ましく、位相を制御して変調サイドバンドを光周波数キャリアとして利用する本構成が好ましい。この構成では、発生させることのできる光周波数キャリア数は、位相変調器９３の変調指数Δθ2 に比例する。この変調指数Δθ2 を大きくしすぎると、ＣＮＲが劣化する。分散媒質９６が与える分散量には最適値があり、瞬時周波数がゼロとなる群速度分散はＢ2 （＝±１／（４πｆm2））となる。
【００３７】
また、複数の安定化ＣＷ光源２０−１，…，２０−ｎから出力されるＣＷ光に対して一括して同質のマルチ光周波数キャリアを生成するためには、分散媒質９６として分散フラットファイバまたは中心光周波数の異なる複数のセグメントを有するファイバブラググレーティング（ＦＢＧ）を用意することになる。分散媒質９６の帯域は複数のＣＷ光を含んでいる必要があり、ＦＢＧを用いる構成において上記の数値例を適用する場合には、ＦＢＲの線形分散特性が１ＴHz（８ｎｍ）の範囲以上に伸びている必要がある。
【符号の説明】
【００３８】
１１ 基準クロック
１２ 基準光周波数コム発生装置
１３ 光スプリッタ
１４ 安定化ＣＷ光源
１５ 光移相器
１６ 光合波器
１７ マルチ光周波数キャリア発生装置
１８ 光合波器
１９ マルチ光位相検波回路
１９１ フォトダイオード
１９２，１９３ ＰＬＬ部
２０ 安定化ＣＷ光源
２１，２５，３１，３５ 位相比較器
２２，３２ 局部発振器
２３，２６，３３，３６ ループフィルタ（ＬＦ）
２４，３４ 分周器
２７，３７ 移相器
９１ ＣＷ光源
９２，９３ 位相変調器
９４ 信号発生器
９５ 位相シフタ
９６ 分散媒質
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重光伝送システムや光計測における光周波数基準として用いられる等しい光周波数間隔のマルチ光周波数キャリアを発生する広帯域光源に関する。特に、１つのマルチ光周波数キャリア発生装置で位相同期した広帯域のマルチ光周波数キャリアを一括して発生させる光位相同期化広帯域光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に、従来の広帯域光源の構成例を示す（特許文献１、非特許文献１）。
図８において、広帯域光源は、マルチ光周波数キャリアの種光源として連続発振光（ＣＷ光）を発生させるＣＷ光源９１と、ＣＷ光を入力してマルチ光周波数キャリアを発生させるマルチ光周波数キャリア発生装置として、位相変調を施す位相変調器９２、９３と、変調周波数ｆm ［Hz］の正弦波を発生する信号発生器９４と、変調信号の位相を調整する位相シフタ９５と、群速度分散を与える分散媒質９６とを備える。
【０００３】
ＣＷ光源９１で発生させたＣＷ光は位相変調器９２に入射され、そこで信号発生器９４からの変調周波数ｆm ［Hz］の正弦波によって変調指数Δθ1 ＝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、分散媒質９６を通過することによって、群速度分散Ｂ2 （＝±１／（４πｆm2））［秒2 ］が与えられる。群速度分散を受けたＣＷ光は位相変調器９３に入力される。位相変調器９３は、信号発生器９４から出力された変調周波数ｆm の正弦波を位相シフタ９５を介して入力し、群速度分散を受けたＣＷ光に任意の変調指数Δθ2 で位相変調を与える。これにより、ＣＷ光の光周波数に対して周波数間隔ｆm で、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のマルチ光周波数キャリアが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９４１４３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】山本貴司他、「位相変調器と分散媒質を用いたマルチキャリア光源」, IEICE Technical Report OCS2007-32(2007-8) pp.1-5 (2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マルチ光周波数キャリアの一層の広帯域化を図るには、中心光周波数が異なる複数のマルチ光周波数キャリアを順に位相同期させてチェーンする方法があるが、この場合に位相誤差や揺らぎも累積する問題がある。また、３つ以上のマルチ光周波数キャリアをチェーン化するには、位相同期のための構成も煩雑になる問題があった。さらに、ｎ台のマルチ光周波数キャリアをチェーン化させるには、ｎ台のマルチ光周波数キャリア発生装置が必要であった。
【０００７】
本発明は、１つのマルチ光周波数キャリア発生装置を用い、中心光周波数が異なる複数のマルチ光周波数キャリアを相互に位相同期させて同時に発生させることができる光位相同期化広帯域光源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】
【０００８】
本発明の光位相同期化広帯域光源は、所定の周波数間隔を有し、互いに位相が同期した光周波数コムを発生する光周波数コム発生手段と、互いに光周波数が異なる複数のＣＷ光を出力する複数の安定化ＣＷ光源と、複数の安定化ＣＷ光源から出力される複数のＣＷ光を合波する手段と、合波された複数のＣＷ光を入力し、各ＣＷ光から互いに異なる帯域の複数の光周波数成分を有するマルチ光周波数キャリアを発生させるマルチ光周波数キャリア発生装置と、合波された複数のＣＷ光のパワーの一部と光周波数コムとを合波する手段と、複数のＣＷ光と光周波数コムとを合波した光を検波し、複数のＣＷ光の光周波数・位相と光周波数コムの該当する光周波数・位相とが同期するように複数の安定化ＣＷ光源を帰還制御するマルチ光位相検波回路とを備える。
【０００９】
光周波数コムは、アンカー光周波数および複数のＣＷ光を設定する光周波数グリッドからオフセット周波数ｆoffsetだけオフセットを与え、さらにアンカー光周波数からｎ（整数）番目の光周波数成分をｎΔｆだけ偏移させる。
【００１０】
マルチ光位相検波回路は、複数のＣＷ光と光周波数コムとを合波した光を検波した信号と、周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号との位相比較を行い、その位相誤差信号でアンカー光周波数からｎ番目のＣＷ光を出力する安定化ＣＷ光源をそれぞれ制御する手段を備える。
【００１１】
また、光周波数コム発生手段は、基準クロックの周波数に応じた光周波数間隔で互いに位相同期した光周波数コムを発生する構成であり、マルチ光位相検波回路は、複数のＣＷ光と光周波数コムとを合波した光を検波した信号と、基準クロックに位相同期した周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号との位相比較を行い、その位相誤差信号でアンカー光周波数からｎ番目のＣＷ光を出力する安定化ＣＷ光源をそれぞれ制御する手段と、基準クロックに位相同期した周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号の位相を制御し、複数の安定化ＣＷ光源の平均位相誤差がゼロになるように設定する移相器とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、基準光周波数コムに位相同期した複数のＣＷ光を合波し、マルチ光周波数キャリア発生装置に入力してマルチ光周波数キャリアを生成する光位相同期化広帯域光源において、個々のＣＷ光の伝搬光路長の揺らぎによるＣＷ光相互の位相揺らぎを抑圧することにより、位相同期したマルチ光周波数キャリアを数十キャリア以上生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】先願の広帯域多波長光源の構成例を示す図である。
【図２】本発明の光位相同期化広帯域光源の実施例構成を示す図である。
【図３】基準光周波数コムのスペクトルの一例を示す図である。
【図４】基準光周波数コムと複数のＣＷ光の光周波数配置例を示す図である。
【図５】マルチ光位相検波回路１９の第１の構成例を示す図である。
【図６】２つのＣＷ光が同期引き込み状態となったときのスペクトルの様子を示す図である。
【図７】マルチ光位相検波回路１９の第２の構成例を示す図である。
【図８】従来の広帯域光源の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、先願（特願２００８−２７０９５２）の広帯域多波長光源の構成例を示す。
図１において、先願の広帯域多波長光源は、基準クロック１１、基準クロック１１から与えられる周波数に応じた光周波数間隔で互いに位相同期した基準光周波数コムを発生する基準光周波数コム発生装置１２、基準光周波数コムをｋ分岐（ｋは２以上の整数）する光スプリッタ１３、それぞれ基準光周波数コムの異なる光周波数成分と光周波数および位相が同期した連続発振光（ＣＷ光）を出力するｋ台の安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋ、各安定化ＣＷ光源から出力されるＣＷ光の光位相を調整して合波する光移相器１５−１，…，１５−ｋおよび光合波器１６、位相同期して合波された複数の光周波数のＣＷ光を入力し、各ＣＷ光から互いに異なる帯域のマルチ光周波数キャリアを発生する１台のマルチ光周波数キャリア発生装置１７から構成される。
【００１５】
なお、安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋは、それぞれの発振周波数を位相同期の手法により、基準光周波数コムのそれぞれ異なる光周波数基準に一致させる。位相同期させる光周波数は安定化ＣＷ光源ごとに異なり、各安定化ＣＷ光源の光周波数間隔は後段のマルチ光周波数キャリア発生装置１７によって発生するマルチ光周波数キャリア数に応じて設定される。マルチ光周波数キャリア発生装置１７は、図８に示す従来の広帯域光源に用いられるマルチ光周波数キャリア発生装置と同様の構成や、その位相変調器９２と分散媒質９６を強度変調器に置換した構成（例えば特開２００６−１１８１７２号公報の多波長一括発生装置）でもよい。
【００１６】
また、マルチ光周波数キャリア発生装置１７に入力する各ＣＷ光は、マルチ光周波数キャリア発生装置１７で発生する異なる帯域のマルチ光周波数キャリアのうち、互いに光周波数が同一となる光周波数キャリアが同相で電界加算されるように、光移相器１５−１，…，１５−ｋで位相の調整が行われる。これにより、マルチ光周波数キャリア発生装置１７では、複数の安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋから入力する基準光周波数コムに同期した各ＣＷ光を通過させるだけで、光周波数キャリアのチェーン化を図ることができる。
【００１７】
このような位相同期した複数のＣＷ光を用いるのは、数百ｋｍの光ファイバ長距離信号伝送を行うために必要となる−140dB/(Hz)1/2 以下のノイズ特性（ＲＩＮ：Relative Intensity Noise）を確保するためである。１つの半導体レーザ光源から多数の送信用光周波数キャリアを生成すると、ＲＩＮが−150dB/(Hz)1/2 以下（測定限界）の光源を準備しても数十波程度の光周波数キャリア数に留まるが、複数のＣＷ光を用いる図１の構成ではそれ以上の光周波数キャリア数が容易に得られる。
【００１８】
ただし、複数の安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋは基準光周波数コムに位相同期しているが、各ＣＷ光の位相を制御して合波するまでの光移相器を含む光路において、各光路が集積化されていない場合に個々の光導波路の熱膨張係数の違いなどにより、光導波路長揺らぎに起因する電界振動成分の位相揺らぎが生じることがある。例えば、光周波数192〜194ＴHzは波長に換算して1552ｎｍ近辺であるので、光導波路長が 1.5μｍだけ変動すれば、光位相は２π変動したことになる。一方、光ファイバの熱膨張係数が約７×10-7℃-1であるので、光ファイバ１ｍに対して環境温度１℃の変化があると、πだけ位相が変動することになる。
【００１９】
本発明は、図１に示す安定化ＣＷ光源１４−１，…，１４−ｋから光合波器１６までの光導波路長が環境温度に応じて変動することによる複数のＣＷ光間の位相揺らぎを抑圧するための構成を提供する。
【００２０】
図２は、本発明の光位相同期化広帯域光源の実施例構成を示す。
図２において、本実施例の光位相同期化広帯域光源は、基準クロック１１、基準光周波数コム発生装置１２、光合波器１６、１台のマルチ光周波数キャリア発生装置１７、光合波器１８、マルチ光位相検波回路１９およびｋ台の安定化ＣＷ光源２０−１，…，２０−ｋから構成される。ここで、基準クロック１１、基準光周波数コム発生装置１２、光合波器１６およびマルチ光周波数キャリア発生装置１７は、図１に示す先願の広帯域多波長光源の各部と同様の構成である。
【００２１】
本実施例の光合波器１６は、各安定化ＣＷ光源２０−１，…，２０−ｋから出力される複数のＣＷ光を合波してマルチ光周波数キャリア発生装置１７に出力するとともに、合波した複数のＣＷ光のパワーの一部を光合波器１８に出力する。光合波器１８は、この複数のＣＷ光と基準光周波数コム発生装置１２から出力される基準光周波数コムを合波してマルチ光位相検波回路１９に入力する。マルチ光位相検波回路１９は、複数のＣＷ光と基準光周波数コムとを合波した光を検波し、複数のＣＷ光の光周波数・位相と基準光周波数コムの該当する光周波数・位相とが同期するように、安定化ＣＷ光源２０−１，…，２０−ｋの発振周波数および位相を個別に帰還制御する構成であり、図１に示す先願の広帯域多波長光源の光移相器１５−１，…，１５−ｋの機能を有し、かつ複数のＣＷ光間の位相揺らぎを抑圧する機能を有する。マルチ光位相検波回路１９の具体的な構成例については後述する。
【００２２】
基準光周波数コム発生装置１２は、基準クロック１１から与えられるＩＴＵ−Ｔ周波数標準に準拠した次式に示す周波数間隔の基準光周波数コムを発生する。
ｆ(n) ＝ 193.1ＴHz＋（ｆgrid＋Δｆ)・ｎ＋ｆoffset …(1)
【００２３】
ここで、 193.1ＴHzはＩＴＵ−Ｔ周波数標準として規定されているアンカー光周波数、ｆgridは基準光周波数コムのグリッド間隔を決める周波数であり、ITU-T Recommendation G.694.1 "Spectral Grids for ＷＤＭ Applications：ＤＷＤＭ Frequency Grid"では、12.5ＧHz，25ＧHz，50ＧHz， 100ＧHzの値が示されている。ｆoffsetは必要に応じて付与されるオフセット周波数、Δｆ・ｎはグリッド周波数からの偏移量であり、チャネル番号ｎに応じた値をとる。本実施例では、ｆgrid＝25ＧHz、Δｆ＝４ＭHzとして説明する。
【００２４】
基準光周波数コム発生装置１２は、例えば特開２００９−１１６２４２号公報「光周波数コム安定化光源」に記載のＣＥＰ（Carrier-Envelope Offset Lock）制御によって絶対位相を確定させる方法や、文献 (M.Kourogi, B.Widiyatmoko, T.Takeuchi, and M.Ohtsu,"Limit of optical frequency comb generation due to material dispersion", IEEE.J.Quantum Electronics Vol.31, No.12, December 1995) に記載の方法などを用いて構成される。
【００２５】
基準光周波数コムのスペクトルの一例を図３に示す。ｆoffset＝−500 ＭHz, 、ｆgrid＝25ＧHz、Δｆ＝４ＭHzの例である。このとき、光周波数 193.4ＴHzと 192.8ＴHzに対応する基準光周波数コムの光周波数ｆ(n=12)とｆ(n=-12) は、
ｆ(12) ＝193.1ＴHz＋(25ＧHz＋４ＭHz)・12−500ＭHz
＝193.4ＴHz−452ＭHz …(2-1)
ｆ(-12) ＝193.1ＴHz＋(25ＧHz＋４ＭHz)・(-12) −500ＭHz
＝192.8ＴHz−548ＭHz …(2-2)
となる。これら２つの光周波数ｆ(n=12)とｆ(n=-12) に対応し、安定化ＣＷ光源のＣＷ光の光周波数をそれぞれ 193.4ＴHzと 192.8ＴHzに設定する例を以下に説明する。
【００２６】
基準光周波数コムと複数のＣＷ光の光周波数の配置例を図４に示す。目標設定値とする光周波数 193.4ＴHzと 192.8ＴHzに対して、基準光周波数コムはそれぞれ 452ＭHzと 548ＭHzだけ周波数オフセットを有する位置に光周波数を発している。したがって、マイクロ波周波数 452ＭHzと 548ＭHzの局部発振器を準備してミキシング（乗算）を行うことにより、アンカー光周波数からｎ番目の光周波数のＣＷ光に対して位相同期をかけることができる。
【００２７】
図５は、マルチ光位相検波回路１９の第１の構成例を示す。ここでは、安定化ＣＷ光源の数ｋ＝２の場合で、光周波数 193.4ＴHz， 192.8ＴHzの２つのＣＷ光からそれぞれマルチ光周波数キャリアを発生させてチェーンする場合について示す。
【００２８】
図５において、安定化ＣＷ光源２０−１，２０−２からそれぞれ出力されるＣＷ光（光周波数 193.4ＴHz， 192.8ＴHz）と、基準光周波数コム発生装置１２から出力される基準光周波数コム（光周波数 193.1ＴHz＋ (25ＧHz＋４ＭHz)ｎ−500ＭHz）は光合波器１８で合波され、マルチ光位相検波回路１９のフォトダイオード１９１に入力する。このとき、マイクロ波周波数 452ＭHzと 548ＭHzの近傍にビート周波数が観測される。これは、光周波数 193.4ＴHz， 192.8ＴHzのＣＷ光が基準光周波数コムとのヘテロダイン検波により、中間周波数である 452ＭHzと 548ＭHzにダウンコンバートされたものである。
【００２９】
フォトダイオード１９１の出力信号は２分岐され、それぞれＰＬＬ部１９２，１９３に入力する。ＰＬＬ部１９２は、位相比較器２１で局部発振器２２から出力される局発信号（ｎ1 Δｆ＋ｆoffset＝ 452ＭHz）との位相差を検出し、ループフィルタ（ＬＦ）２３でその位相誤差信号から高周波数成分等不要な周波数成分を除去して直流誤差成分として安定化ＣＷ光源２０−１にフィードバックし、発振周波数(193.4ＴHz）および位相を制御する。ＰＬＬ部１９３は、位相比較器３１で局部発振器３２から出力される局発信号（ｎ2 Δｆ＋ｆoffset＝ 548ＭHz）との位相差が検出し、その位相誤差信号をループフィルタ（ＬＦ）３３を介して安定化ＣＷ光源２０−２にフィードバックし、発振周波数(192.8ＴHz）および位相を制御する。
【００３０】
このようなマルチ光位相検波回路１９の作用により、２つのＣＷ光は基準光周波数コムに位相同期し、かつＣＷ光相互の位相揺らぎが抑圧される。２つのＣＷ光が同期引き込み状態となったときのスペクトルの様子を図６に示す。 452ＭHzと 548ＭHzで引き込んでいる様子が分かる。
【００３１】
先願の構成では、光移相器１５−１〜１５−ｋを用いて複数のＣＷ光間の位相調整を行っているが、上記のように光周波数 192〜194 ＴHzにおける環境温度に応じた位相変化が例えば１℃の変化に対して位相がπ変動するなど極めて敏感であった。本実施例の構成では、２つのＣＷ光の位相を相対的に確定させるために、合波してその出力ビート信号位相をロックする方法をとっている。マイクロ波周波数にダウンコンバートした後では、 100ＭHzのマイクロ波の場合は約３ｍが位相２πに相当するので、伝搬長の変動分による位相揺らぎは無視できることになる。本発明は、このような複数のＣＷ光の光位相をマルチ光位相検波回路１９を用いて確定させる技術であることを特徴とする。
【００３２】
位相比較器２１，３１には乗算機能が多く用いられる。例えば、マイクロ波ＤＢＭ（Double Balanced Mixier）や４象限乗算回路の他、最近では周波数弁別機能付きディジタル位相比較回路などが実現手段として考えられる。
【００３３】
図７は、マルチ光位相検波回路１９の第２の構成例を示す。本構成例は、図５に示す第１の構成例のＰＬＬ部１９２の局部発振器２２およびＰＬＬ部１９３の局部発振器３２を基準クロック１１に同期させ、安定化ＣＷ光源２０−１，２０−２の平均位相誤差をゼロに近づけるための構成を付加したものである。
【００３４】
図７において、ＰＬＬ部１９２には、局部発振器２２の出力を分周する分周器２４、分周器２４の出力と基準クロック１１の位相差を検出する位相比較器２５、その位相誤差信号の直流誤差成分を局部発振器２２に入力するループフィルタ（ＬＦ）２６を備える。ＰＬＬ部１９３には、局部発振器３２の出力を分周する分周器３４、分周器３４の出力と基準クロック１１の位相差を検出する位相比較器３５、その位相誤差信号の直流誤差成分を局部発振器３２に入力するループフィルタ（ＬＦ）３６を備える。さらに、ＰＬＬ部１９２の局部発振器２２から位相比較器２１に入力する局発信号位相を調整する移相器２７、ＰＬＬ部１９３の局部発振器３２から位相比較器３１に入力する局発信号位相を調整する移相器３７を備える。なお、分周器２４，３４は、上記の数値例では 452ＭHz， 548ＭHzの局発信号を基準クロックの周波数（例えば10ＭHz）に分周するために、フラクショナル分周器が用いられる。
【００３５】
これにより、安定化ＣＷ光源２０−１，２０−２の相対位相を同期させ、平均位相誤差をゼロに近づけることができるので、マルチ光位相周波数キャリア発生装置１７で各ＣＷ光から発生させた複数の光周波数キャリアが位相差ゼロで電界加算され、効率良くキャリア強度を得ることができる。
【００３６】
なお、本発明の光位相同期化広帯域光源に用いるマルチ光周波数キャリア発生装置１７の構成法は複数考えられるが、上記のように図８に示す従来の広帯域光源に用いられるマルチ光周波数キャリア発生装置と同様の構成でもよい。光ファイバ通信へ適用することを鑑みるとＣＮＲ(Carrier-to-Noise Ratio)が高いほうが望ましく、位相を制御して変調サイドバンドを光周波数キャリアとして利用する本構成が好ましい。この構成では、発生させることのできる光周波数キャリア数は、位相変調器９３の変調指数Δθ2 に比例する。この変調指数Δθ2 を大きくしすぎると、ＣＮＲが劣化する。分散媒質９６が与える分散量には最適値があり、瞬時周波数がゼロとなる群速度分散はＢ2 （＝±１／（４πｆm2））となる。
【００３７】
また、複数の安定化ＣＷ光源２０−１，…，２０−ｎから出力されるＣＷ光に対して一括して同質のマルチ光周波数キャリアを生成するためには、分散媒質９６として分散フラットファイバまたは中心光周波数の異なる複数のセグメントを有するファイバブラググレーティング（ＦＢＧ）を用意することになる。分散媒質９６の帯域は複数のＣＷ光を含んでいる必要があり、ＦＢＧを用いる構成において上記の数値例を適用する場合には、ＦＢＲの線形分散特性が１ＴHz（８ｎｍ）の範囲以上に伸びている必要がある。
【符号の説明】
【００３８】
１１ 基準クロック
１２ 基準光周波数コム発生装置
１３ 光スプリッタ
１４ 安定化ＣＷ光源
１５ 光移相器
１６ 光合波器
１７ マルチ光周波数キャリア発生装置
１８ 光合波器
１９ マルチ光位相検波回路
１９１ フォトダイオード
１９２，１９３ ＰＬＬ部
２０ 安定化ＣＷ光源
２１，２５，３１，３５ 位相比較器
２２，３２ 局部発振器
２３，２６，３３，３６ ループフィルタ（ＬＦ）
２４，３４ 分周器
２７，３７ 移相器
９１ ＣＷ光源
９２，９３ 位相変調器
９４ 信号発生器
９５ 位相シフタ
９６ 分散媒質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数間隔を有し、互いに位相が同期した光周波数コムを発生する光周波数コム発生手段と、
互いに光周波数が異なる複数の連続発振光（以下「ＣＷ光」という）を出力する複数の安定化ＣＷ光源と、
前記複数の安定化ＣＷ光源から出力される複数のＣＷ光を合波する手段と、
前記合波された複数のＣＷ光を入力し、各ＣＷ光から互いに異なる帯域の複数の光周波数成分を有するマルチ光周波数キャリアを発生させるマルチ光周波数キャリア発生装置と、
前記合波された複数のＣＷ光のパワーの一部と前記光周波数コムとを合波する手段と、
前記複数のＣＷ光と前記光周波数コムとを合波した光を検波し、前記複数のＣＷ光の光周波数・位相と前記光周波数コムの該当する光周波数・位相とが同期するように前記複数の安定化ＣＷ光源を帰還制御するマルチ光位相検波回路と
を備えたことを特徴とする光位相同期化広帯域光源。
【請求項２】
請求項１に記載の光位相同期化広帯域光源において、
前記光周波数コムは、アンカー光周波数および前記複数のＣＷ光を設定する光周波数グリッドからオフセット周波数ｆoffsetだけオフセットを与え、さらにアンカー光周波数からｎ（整数）番目の光周波数成分をｎΔｆだけ偏移させた
ことを特徴とする光位相同期化広帯域光源。
【請求項３】
請求項２に記載の光位相同期化広帯域光源において、
前記マルチ光位相検波回路は、前記複数のＣＷ光と前記光周波数コムとを合波した光を検波した信号と、周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号との位相比較を行い、その位相誤差信号でアンカー光周波数からｎ番目のＣＷ光を出力する安定化ＣＷ光源をそれぞれ制御する手段を備えた
ことを特徴とする光位相同期化広帯域光源。
【請求項４】
請求項２に記載の光位相同期化広帯域光源において、
前記光周波数コム発生手段は、基準クロックの周波数に応じた光周波数間隔で互いに位相同期した光周波数コムを発生する構成であり、
前記マルチ光位相検波回路は、
前記複数のＣＷ光と前記光周波数コムとを合波した光を検波した信号と、前記基準クロックに位相同期した周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号との位相比較を行い、その位相誤差信号でアンカー光周波数からｎ番目のＣＷ光を出力する安定化ＣＷ光源をそれぞれ制御する手段と、
前記基準クロックに位相同期した周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号の位相を制御し、前記複数の安定化ＣＷ光源の平均位相誤差がゼロになるように設定する移相器と
を備えたことを特徴とする光位相同期化広帯域光源。
【請求項１】
所定の周波数間隔を有し、互いに位相が同期した光周波数コムを発生する光周波数コム発生手段と、
互いに光周波数が異なる複数の連続発振光（以下「ＣＷ光」という）を出力する複数の安定化ＣＷ光源と、
前記複数の安定化ＣＷ光源から出力される複数のＣＷ光を合波する手段と、
前記合波された複数のＣＷ光を入力し、各ＣＷ光から互いに異なる帯域の複数の光周波数成分を有するマルチ光周波数キャリアを発生させるマルチ光周波数キャリア発生装置と、
前記合波された複数のＣＷ光のパワーの一部と前記光周波数コムとを合波する手段と、
前記複数のＣＷ光と前記光周波数コムとを合波した光を検波し、前記複数のＣＷ光の光周波数・位相と前記光周波数コムの該当する光周波数・位相とが同期するように前記複数の安定化ＣＷ光源を帰還制御するマルチ光位相検波回路と
を備えたことを特徴とする光位相同期化広帯域光源。
【請求項２】
請求項１に記載の光位相同期化広帯域光源において、
前記光周波数コムは、アンカー光周波数および前記複数のＣＷ光を設定する光周波数グリッドからオフセット周波数ｆoffsetだけオフセットを与え、さらにアンカー光周波数からｎ（整数）番目の光周波数成分をｎΔｆだけ偏移させた
ことを特徴とする光位相同期化広帯域光源。
【請求項３】
請求項２に記載の光位相同期化広帯域光源において、
前記マルチ光位相検波回路は、前記複数のＣＷ光と前記光周波数コムとを合波した光を検波した信号と、周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号との位相比較を行い、その位相誤差信号でアンカー光周波数からｎ番目のＣＷ光を出力する安定化ＣＷ光源をそれぞれ制御する手段を備えた
ことを特徴とする光位相同期化広帯域光源。
【請求項４】
請求項２に記載の光位相同期化広帯域光源において、
前記光周波数コム発生手段は、基準クロックの周波数に応じた光周波数間隔で互いに位相同期した光周波数コムを発生する構成であり、
前記マルチ光位相検波回路は、
前記複数のＣＷ光と前記光周波数コムとを合波した光を検波した信号と、前記基準クロックに位相同期した周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号との位相比較を行い、その位相誤差信号でアンカー光周波数からｎ番目のＣＷ光を出力する安定化ＣＷ光源をそれぞれ制御する手段と、
前記基準クロックに位相同期した周波数（ｎΔｆ＋ｆoffset）の信号の位相を制御し、前記複数の安定化ＣＷ光源の平均位相誤差がゼロになるように設定する移相器と
を備えたことを特徴とする光位相同期化広帯域光源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−８１２５０（Ｐ２０１１−８１２５０Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３４３１７（Ｐ２００９−２３４３１７）
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（３０４０２８７２６）国立大学法人 大分大学 (181)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（３０４０２８７２６）国立大学法人 大分大学 (181)
【Ｆターム（参考）】
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