説明

光信号の安定化装置および安定化方法

【課題】入力された光信号を、強度変動が抑制されて光強度安定性が向上した光信号に変調する光信号の安定化装置および安定化方法。
【解決手段】光信号安定化装置100は、入力光パルス列を光分岐回路101で光受信器102と遅延線103とに分岐する。光受信器102は、入力光パルス列を光電変換して包絡線信号を生成する。ドライバ104は、光受信器102から出力された包絡線信号を正負反転したものに、予め推定された入力光パルス列の光強度の下限値以下のオフセットをかけて、光パルス列の光強度からオフセット量を引いた量を消光させる制御信号を生成する。消光型光強度変調器105は、ドライバ104が生成した制御信号に基づき、遅延線103を介して入力された光パルス列の光強度を変調することにより、全光パルスの光強度がオフセット量に等化された光パルス列を出力する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は光信号の安定化装置および安定化方法に関し、出力光信号強度を時間的に安定させる光信号の安定化装置および安定化方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一定の繰り返し周期を有する光パルス列、特に、光通信ネットワークにおいて光データを送受信するために用いる光クロックパルス列を発生する光パルス列発生装置が従来技術として知られている(特許文献1参照)。
【0003】
図3に、従来の光パルス列発生装置の構成を示す。光パルス列発生装置は、2x2型光スイッチ301と光増幅器302とにより閉ループ光回路を構成する。2x2型光スイッチ301は、10Gbit/s対応の高速LN(Lithium Niobate)光スイッチであり、光増幅器302は、EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)を用いる。閉ループ光回路内には、逆方向に周回する光をカットするアイソレータ308と、周回光パルスと異なる波長を有する光パルスをカットする波長フィルタ309と、2x2型光スイッチ301への入力偏波の制御を行う偏波コントローラ310とを備えている。
【0004】
制御用光パルスを分岐するための光分岐回路303が、閉ループ光回路に挿入されている。制御用光パルスは、遅延線304を介して、SOA(Semiconductor Optical Amplifier)からなる乗算器305に入力される。包絡線信号は、SOAの電流駆動信号として与えられる。乗算器305には、光電変換用の受光器(PD:Photodiode)306と電気リミティングアンプ307とが接続されている。制御用光パルスは、パルス状の電気信号に変換された後、動的制御信号として2x2型光スイッチ301に入力される。これにより、閉ループ光回路を周回した光パルスが2x2型光スイッチ301を通過するタイミングに合わせて、閉ループ光回路を周回した光パルスに対してのみパルス状の動的制御信号を作用させる。
【0005】
この閉ループ光回路を用いた光パルス列発生装置では、光パケットのマーカパルスに同期した単一の光パルスを元にして、パルス幅と周波数とを独立に設定することができ、任意の持続時間を有する光クロックパルス列を発生することができる。ループ利得が1であるとすると、同一の周回動作が繰り返されて安定な出力光パルス列が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2007−243233号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、図3に示す光パルス列発生装置は、主に、閉ループ光回路内における偏波変動や光増幅器の利得変動などによりループ利得が変動し、周回光パルスが閉ループ光回路を多周回すると、出力される各光パルスの光強度が増幅又は減衰されて出力光パルス列の強度が安定しないという課題がある。
【0008】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、入力された光信号を、強度変動が抑制されて光強度安定性が向上した光信号に変調する光信号の安定化装置および安定化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、光信号安定化装置であって、入力された光信号から複数の分岐信号を生成する光分岐回路と、前記複数の分岐信号の内の第1の分岐信号から光強度を表す包絡線信号を生成する光受信器と、前記包絡線信号を元に制御信号を生成する変調器ドライバと、前記制御信号に基づき前記複数の分岐信号の内の第2の分岐信号の光強度を変調する光強度変調器と、前記第2の分岐信号と前記制御信号に基づく前記光強度変調器の動作とを同期させるための遅延線とを備えたことを特徴する。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光信号安定化装置において、前記光強度変調器は、消光型光強度変調器であり、前記制御信号は、前記消光型光強度変調器に、前記包絡線信号の強度から所定の目標とする光強度を引いた量を、前記第2の分岐信号から消光させることを特徴する。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の光信号安定化装置において、前記光強度変調器は、光増幅器であり、前記制御信号は、前記光増幅器に、所定の目標とする光強度を前記包絡線信号の強度で除することで算出された増幅率で前記第2の分岐信号を増幅させることを特徴する。
【0012】
請求項4に記載の発明は、光信号の安定化方法であって、入力された光信号から複数の分岐信号を生成するステップと、前記複数の分岐信号の内の第1の分岐信号から光強度を表す包絡線信号を生成するステップと、前記包絡線信号を元に制御信号を生成するステップと、前記複数の分岐信号の内の第2の分岐信号と前記制御信号とを同期させるステップと、前記制御信号に基づき前記第2の分岐信号の光強度を一定に等化するように変調するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、入力された光信号を、強度変動が抑制されて光強度安定性が向上した光信号に変調することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施例1に係る光信号安定化装置の構成を示す図である。
【図2】本発明の実施例2に係る光信号安定化装置の構成を示す図である。
【図3】従来の光パルス列発生装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
(実施形態1)
図1に、本発明の実施例1に係る光信号安定化装置の構成を示す。光信号安定化装置100は、入力光パルス列を光分岐回路101で光受信器102と遅延線103とに分岐する。光受信器102は、入力光パルス列を光電変換して入力光パルス列の光強度の包絡線信号を生成する。光信号安定化装置100から出力される光パルス列の目標とする光強度は、予め推定された入力光パルス列の光強度の下限値以下の値に設定する。ドライバ104は、光受信器102で生成された包絡線信号に基づき、光パルス列の光強度から設定された目標とする光強度に等しいオフセット量を引いた量を消光させる制御信号を生成する。但し、ドライバ104は、包絡線信号の強度がゼロのときには、入力光信号が存在しないとみなし、消光量をゼロとする制御信号を生成する。すなわち、包絡線信号を元として入力光信号の有無を判定し、入力光信号の存在するときにのみ入力光信号を消光させる制御信号を生成する。消光型光強度変調器105は、ドライバ104が生成した制御信号に従って遅延線103を介して入力された光パルス列の光強度を変調することにより、全光パルスの光強度がオフセット量、すなわち目標とする光強度に等化された光パルス列を出力する。尚、遅延線103は、入力光パルス列の一方の分岐信号と他方の分岐信号に基づいて生成された制御信号に基づく消光型光強度変調器105の動作とが同期するように遅延量が調整されている。
【0016】
これにより、光信号安定化装置100は、入力光パルス列を、強度変動が抑制されて光強度安定性が向上した光パルス列に変調することができる。
【0017】
各構成要素の具体例としては、入力光パルス列を非同期可変波長100〜300ns、光パルス幅10ps、パルス周期625MHzとする場合、光受信器102は帯域50MHz程度で低速動作するもの、ドライバ104は帯域100MHzの演算増幅器(オペアンプ)を用いた可変非線形利得アンプとすることができる。また、消光型光強度変調器105は、帯域100M〜10GHz、−1Vのバイアス電圧で約3dB、−2Vで約13dBの消光比を有する電界吸収型半導体光強度変調器(EAM)、又は可変光減衰器(VOA)とすることができる。
【0018】
(実施形態2)
図2に、本発明の実施例2に係る光信号安定化装置の構成を示す。光信号安定化装置200は、入力光パルス列を光分岐回路201で光受信器202と遅延線203とに分岐する。光受信器202は、入力光パルス列を光電変換して包絡線信号を生成する。ドライバ204は、目標とする強度を光受信器202から出力された包絡線信号の強度で除した、包絡線信号の強度に反比例した値を増幅率として光増幅器205に増幅させる制御信号を生成する。但し、ドライバ204は、包絡線信号の強度がゼロのときには、入力光信号が存在しないとみなし、増幅率をゼロとする制御信号を生成する。すなわち、包絡線信号を元として入力光信号の有無を判定し、入力光信号の存在するときにのみ入力光信号を増幅させる制御信号を生成する。光増幅器205は、ドライバ204が生成した制御信号に基づき、遅延線203を介して入力された光パルス列の光強度を増幅する。このとき、遅延線203は、遅延線203を通過した入力光パルス列の一方の分岐信号が、他方の分岐信号に基づいて生成された制御信号に基づく光増幅器205の増幅動作にタイミングを合わせて(同期して)増幅されるように遅延量が調整されている。この結果、全光パルスの光強度が前述の目標とする強度に等化された光パルス列が出力される。
【0019】
これにより、光信号安定化装置200は、入力光パルス列を、強度変動が抑制されて光強度安定性が向上した光パルス列に増幅することができる。
【0020】
各構成要素の具体例としては、入力光パルス列を非同期可変波長100〜300ns、光パルス幅10ps、パルス周期625MHzとする場合、光受信器202は帯域50MHz程度で低速動作するもの、ドライバ204は帯域100MHzの演算増幅器(オペアンプ)と電流ドライバ(正電流、リミッタ+200mA)からなるとすることができる。また、光増幅器205は、バイアス電流50mAで約6dB、100mAで約20dBの光利得を得られる半導体光増幅器(SOA)とすることができる。
【0021】
実施形態1、2では有限長の光パルス列を例に説明したが、本願発明は包絡線信号を抽出することができる無限長の光パルス列にも適用可能である。同様に、有限長の光パケット信号およびより一般的な光信号に対しても適用可能である。
【符号の説明】
【0022】
100、200 光信号安定化装置
101、201 光分岐回路
102、202 光受信器
103、203 遅延線
104、204 ドライバ
105 消光型光強度変調器
205 光増幅器
301 2x2型光スイッチ
302 光増幅器
303 光分岐回路
304 遅延線
305 乗算器
306 受光器
307 電気リミティングアンプ
308 アイソレータ
309 波長フィルタ
310 偏波コントローラ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力された光信号から複数の分岐信号を生成する光分岐回路と、
前記複数の分岐信号の内の第1の分岐信号から光強度を表す包絡線信号を生成する光受信器と、
前記包絡線信号を元に制御信号を生成する変調器ドライバと、
前記制御信号に基づき前記複数の分岐信号の内の第2の分岐信号の光強度を変調する光強度変調器と、
前記第2の分岐信号と前記制御信号に基づく前記光強度変調器の動作とを同期させるための遅延線と
を備えたことを特徴する光信号の安定化装置。
【請求項2】
前記光強度変調器は、消光型光強度変調器であり、
前記制御信号は、前記消光型光強度変調器に、前記光信号の光強度から所定の目標とする光強度を引いた量を、前記第2の分岐信号から消光させることを特徴する請求項1に記載の光信号の安定化装置。
【請求項3】
前記光強度変調器は、光増幅器であり、
前記制御信号は、前記光増幅器に、所定の目標とする光強度を前記包絡線信号の強度で除することで算出された増幅率で前記第2の分岐信号を増幅させることを特徴する請求項1に記載の光信号の安定化装置。
【請求項4】
入力された光信号から複数の分岐信号を生成するステップと、
前記複数の分岐信号の内の第1の分岐信号から光強度を表す包絡線信号を生成するステップと、
前記包絡線信号を元に制御信号を生成するステップと、
前記複数の分岐信号の内の第2の分岐信号と前記制御信号とを同期させるステップと、
前記制御信号に基づき前記第2の分岐信号の光強度を一定に等化するように変調するステップと
を有することを特徴とする光信号の安定化方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−227660(P2012−227660A)
【公開日】平成24年11月15日(2012.11.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−92331(P2011−92331)
【出願日】平成23年4月18日(2011.4.18)
【出願人】(000004226)日本電信電話株式会社 (13,992)
【Fターム(参考)】