光周波数ダブラおよびマルチキャリア発生器
【課題】 高調波成分を抽出することができる光周波数ダブラおよびマルチキャリア発生器を提供する。
【解決手段】 光周波数ダブラは、 光信号を２つに分岐する分岐部と、分岐部に接続された２本の半導体光導波路と、２本の半導体光導波路のそれぞれに対して同振幅で逆位相の変調信号を入力するための変調用電極と、２本の半導体光導波路から入力された光信号の偶数次高調波成分あるいは奇数次高調波成分の何れかを同相で合成して出力する合波部と、を備えるものである。
【解決手段】 光周波数ダブラは、 光信号を２つに分岐する分岐部と、分岐部に接続された２本の半導体光導波路と、２本の半導体光導波路のそれぞれに対して同振幅で逆位相の変調信号を入力するための変調用電極と、２本の半導体光導波路から入力された光信号の偶数次高調波成分あるいは奇数次高調波成分の何れかを同相で合成して出力する合波部と、を備えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光周波数ダブラおよびマルチキャリア発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチキャリア光を発生させるマルチキャリア光源が開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、マルチキャリア光の各強度を均一化する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８０８０１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Asymptotic formalism for ultraflat optical frequency comb generation using a Mach?Zehnder modulator, June 1, 2007 / Vol. 32, No. 11/ OPTICS LETTERS
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１または非特許文献１の技術では、得られるマルチキャリア光の周波数間隔は、変調信号の基本波と同じになる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、高調波成分を抽出することができる光周波数ダブラおよびマルチキャリア発生器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】
【０００７】
本発明に係る光周波数ダブラは、光信号を２つに分岐する分岐部と、前記分岐部に接続された２本の半導体光導波路と、前記２本の半導体光導波路のそれぞれに対して同振幅で逆位相の変調信号を入力するための変調用電極と、前記２本の半導体光導波路から入力された光信号の偶数次高調波成分あるいは奇数次高調波成分の何れかを同相で合成して出力する合波部と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る光周波数ダブラによれば、高調波成分を抽出することができる。
【０００８】
前記分岐部は、２×２ＭＭＩであってもよい。前記合成部は、２×２ＭＭＩであり、前記出力は前記２×２ＭＭＩの何れか一方からなされてもよい。前記２本の半導体光導波路のそれぞれには、直流バイアスを印加するための位相調整用電極が設けられていてもよい。
【０００９】
本発明に係るマルチキャリア発生器は、請求項１ないし４記載の光周波数ダブラと、前記光周波数ダブラからの出力光を分波する分波器を備えることを特徴とするものである。本発明に係るマルチキャリア発生器によれば、高調波成分を抽出することができる。
【００１０】
前記マルチキャリア発生器は、前記光周波数ダブラの出力端と前記分波器との間に配置された非線形ファイバを備えていてもよい。前記マルチキャリア発生器は、前記非線形ファイバと前記光周波数ダブラとの間に配置された光増幅器と、前記光増幅器と前記光周波数ダブラとの間に配置された波長分散発生器と、を備えていてもよい。
【００１１】
前記波長分散発生器は、正分散を有する光ファイバであってもよい。前記マルチキャリア発生器は、前記光周波数ダブラの入力端に接続された波長可変半導体レーザを備えていてもよい。前記光周波数ダブラは、前記２本の半導体光導波路上のそれぞれに設けられた位相調整用電極を備え、前記マルチキャリア発生器は、前記位相調整用電極に直流バイアスを印加するバイアス入力部を備えていてもよい。前記マルチキャリア発生器は、前記分波器の各出力光の強度を検出する検出部を備え、前記バイアス入力は、前記検出部の検出結果に応じて、前記変調用電極に印加する直流バイアスを変化させてもよい。前記マルチキャリア発生器は、前記光周波数ダブラに入力する前記変調信号を生成する駆動回路を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高調波成分を抽出することができる光周波数ダブラ装置およびマルチキャリア発生器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）はマッハツェンダ位相変調器の概略図であり、（ｂ）は位相変化の逆バイアス依存性の一例を示す図であり、（ｃ）はマッハツェンダ位相変調器の出力光を示す図であり、（ｄ）は生成されるキャリアを示す図である。
【図２】（ａ）は実施例１に係る光周波数ダブラの上面模式図の例であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ間の断面模式図の例であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ間の断面模式図の例である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は光周波数ダブラの例を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は光周波数ダブラのプッシュプッシュ動作の計算結果を示す図である。
【図５】光周波数ダブラを備えるマルチキャリア発生器の構成図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）はマルチキャリア発生器の出力スペクトルのシミュレーション結果である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は出力チャープ特性のシミュレーション結果である。
【図８】マルチキャリア発生器の他の例である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は分散発生器としてＳＳＭＦを用いた場合のパルス圧縮効果シミュレーション結果である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、マルチキャリアスペクトルを示す図である。
【図１１】マルチキャリア発生器の全体構成を示す図である。
【図１２】コントローラがＤＣバイアス制御回路をフィードバック制御する際に実行するフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（比較例）
まず、比較例として、半導体からなるマッハツェンダ位相変調器について説明する。図１（ａ）は、マッハツェンダ位相変調器の概略図である。図１（ａ）に示すように、比較例に係るマッハツェンダ位相変調器は、１×２ＭＭＩ（Multi Mode Interferometer）を用いて入力光信号を２本の半導体光導波路（アーム）に分岐し、２×２ＭＭＩにおいて当該の２本のアームを通過した光を合波する。一方のアームにｓｉｎ（ωｔ）の変調用電圧が印加され、他方のアームに−ｓｉｎ（ωｔ）の変調用電圧が印加されているとする。すなわち、２本のアームに、同振幅かつ互いに逆位相の変調用電圧が印加される。図１（ａ）の例では、マッハツェンダ位相変調器の長手方向を軸として、各光導波路が対称に形成されている。
【００１５】
図１（ｂ）は、ＩｎＰに格子整合するＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷを半導体光導波路に用いた場合の、位相変化の逆バイアス依存性の一例を示す。図１（ｂ）の例では、ＤＣバイアスを−６Ｖとし、−４Ｖ〜−８Ｖの間で変調電圧が振幅している。図１（ｂ）に示すように、半導体からなるマッハツェンダ位相変調器では、ＬＮ変調器と異なり、位相変化が電圧変化に対して非線形となる。この場合、図１（ｃ）に示すように、単一周波数のトーン信号で光信号を変調した場合に、当該マッハツェンダ位相変調器の出力光に、基本波成分と高調波成分とが重畳されて現れる。
【００１６】
このようなマッハツェンダ位相変調器を強度変調器として差動駆動する場合、２本のアーム間のＤＣ位相差は両アームに同一のバイアス電圧を印加したときに出力の２つのポートから同レベルの光出力が現れるように調整されるのが一般的である。このように位相調整されたマッハツェンダ位相変調器をデジタル信号で差動駆動すると、光出力信号のアイパターンのクロスポイントは自動的に５０％に調整される。
【００１７】
しかしながら、このような動作条件では、周波数ｆのトーン信号で光信号を変調すると、図１（ｄ）に示すように、生成するキャリアの周波数間隔はｆとなる。例えば、Ｓｕｐｅｒｃｈａｎｎｅｌシステムにおいては２５ＧＨｚを超えるキャリア間隔を要求される場合があるが、その場合、２５ＧＨｚ以上の高周波電気信号でマッハツェンダ変調器を変調する必要がある。これに対して、以下の実施例では、高調波成分を抽出することによって、変調電気信号に対して各キャリア光の周波数間隔を広くすることができる光周波数ダブラ、およびそれを備えるマルチキャリア発生器について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図２（ａ）は、実施例１に係る光周波数ダブラ１０の上面模式図の例である。図２（ａ）に示すように、光周波数ダブラ１０は、半導体基板上のメサ状の光導波路の経路を組み合わせて構成される。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ間の断面模式図の例であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ間の断面模式図の例である。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、光導波路は、半導体基板２１上に形成されている。光導波路は、半導体基板２１上において、下クラッド層２２、コア２３、上クラッド層２４がこの順にメサ状に積層された構造を有している。半導体基板２１の上面、光導波路の上面及び側面には、パッシベーション膜２５及び絶縁膜２６が順に積層されている。
【００２０】
半導体基板２１は、例えばＩｎＰ等の半導体からなる。下クラッド層２２および上クラッド層２４は、例えばＩｎＰ等の半導体からなる。コア２３は、下クラッド層２２および上クラッド層２４よりもバンドギャップエネルギが小さい半導体からなり、例えばＩｎＰと格子整合するＩｎＧａＡｓＰ等からなる。これにより、コア２３を通過する光が下クラッド層２２および上クラッド層２４によって閉じ込められる。パッシベーション膜２５は、例えばＩｎＰ等の半導体からなる。絶縁膜２６は、例えばＳｉＮ等の絶縁体からなる。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、光周波数ダブラ１０には、第１入力端１１ａに接続された第１入力光導波路１２ａが設けられ、第２入力端１１ｂに接続された第２入力光導波路１２ｂが設けられている。第１入力光導波路１２ａおよび第２入力光導波路１２ｂは、２×２型の第１ＭＭＩ（Multi Mode Interferometer）１３ａで合流し、第１光導波路１４ａ及び第２光導波路１４ｂに分岐する。以下、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂをアームと称することがある。本実施例においては、第１ＭＭＩ１３ａが、分岐部として機能する。
【００２２】
光周波数ダブラ１０の長手方向を対称軸とした場合に、第１光導波路１４ａは第１入力端１１ａと同じ側に配置され、第２光導波路１４ｂは第２入力端１１ｂと同じ側に配置されている。第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂは２×２型の第２ＭＭＩ１３ｂで合流し、第１出力端１６ａに接続された第１出力光導波路１５ａと、第２出力端１６ｂに接続された第２出力光導波路１５ｂと、に分岐する。本実施例においては、第２ＭＭＩ１３ｂが、合波部として機能する。光周波数ダブラ１０の長手方向を対称軸とした場合に、第１出力端１６ａは第２光導波路１４ｂと同じ側に配置され、第２出力端１６ｂは第１光導波路１４ａと同じ側に配置されている。
【００２３】
２×２型ＭＭＩでは、入力に対してバー側（まっすぐ進む側）とクロス側（斜めに進む側）とでπ／２の位相差が発生する。本実施例においては、分岐部および合波部の両方に２×２型ＭＭＩを設けることによって、第２出力端１６ｂにおいては光出力が得られず、第１出力端１６ａにおいて全光出力が得られる。すなわち、本実施例においては、プッシュプッシュ型の光周波数ダブラが構成されている。なお、ここでいう全光出力とは、製造誤差の範囲での全光出力であるため、第２出力端１６ｂにおいて若干の光が出力されていてもよい。
【００２４】
第１光導波路１４ａ及び第２光導波路１４ｂの夫々には、位相調整用電極１７および変調用電極１８が設けられている。位相調整用電極１７および変調用電極１８は、互いに離間している。位相調整用電極１７および変調用電極１８の位置関係は特に限定されるものではないが、本実施例においては、位相調整用電極１７は変調用電極１８よりも光入力端側に配置されている。
【００２５】
図２（ｃ）に示すように、変調用電極１８は、上クラッド層２４上において、コンタクト層２７を介して配置されている。コンタクト層２７は、例えばＩｎＧａＡｓ等の半導体からなる。なお、上クラッド層２４とコンタクト層２７との間には、パッシベーション膜２５および絶縁膜２６は設けられていない。また、位相調整用電極１７も同様に上クラッド層２４上にコンタクト層２７を介して配置されている。位相調整用電極１７および変調用電極１８は、例えばＡｕ等の金属からなる。
【００２６】
図２（ａ）に戻り、各変調用電極１８の一端には、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂ夫々を伝搬する光を変調させる変調用の電圧が駆動回路１９から印加される。変調用の電圧にはＤＣ（直流）バイアス電圧がかけられている。各変調用電極１８の他端には、終端抵抗Ｒが接続されている。各変調用電極１８に変調用の電圧が印加されると、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂにおいてコア２３の屈折率が変化し、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂを通過する光の位相が変化する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、駆動回路１９は、第１光導波路１４ａに設けられた変調用電極１８と第２光導波路１４ｂに設けられた変調用電極１８とに、同振幅かつ逆位相の変調信号を入力する。変調信号として、例えば、正弦波信号を用いることができる。第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂで付加される位相は、下記式（１）および下記式（２）で表される。これらの光信号は、第２ＭＭＩ１３ｂにおいて合波される。なお、下記式（１）のΦＤＣ１は、第１光導波路１４ａにおける位相のＤＣシフト成分である。下記式（２）のΦＤＣ２は、第２光導波路１４ｂにおける位相のＤＣシフト成分である。第２ＭＭＩ１３ｂでは、基本波を含む奇数次成分が逆位相で相殺され、高調波（２倍波）を含む偶数次成分が同相で合成される。そして、第１出力光導波路１５ａでは、その合成結果が抽出される。
Φ１＝ａ・ｓｉｎωｔ＋ｂ・ｓｉｎ２ωｔ＋ｃ・ｓｉｎ３ωｔ＋ΦＤＣ１ （１）
Φ２＝−ａ・ｓｉｎωｔ＋ｂ・ｓｉｎ２ωｔ−ｃ・ｓｉｎ３ωｔ＋ΦＤＣ２ （２）
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、分岐部に１×２ＭＭＩを用いる場合には、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂのいずれかにπ／２の位相差を生じさせるための位相シフタを設ける。具体的には、両光導波路の物理的な長さ、屈折率などを変更して光学的長さを調整することによって、位相シフタとしての機能が実現される。図３（ｂ）の例では、第１光導波路１４ａにπ／２の位相シフタを設けることによって、２×２ＭＭＩと同様の位相差を生じさせることができる。
【００２９】
なお、図３（ａ）および図３（ｂ）の構成に限られるものではない。たとえば、合成部である第２ＭＭＩ１３ｂにおいて、奇数次高調波成分が同相で合成されるように構成することもできる。第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂが、無バイアスの状態で、第２ＭＭＩ１３ｂのいずれかの出力導波路において位相差ゼロまたは±ｎπ（ｎは自然数）の２つの光信号が合成されるように設定されていればよい。以上のような構成の光周波数ダブラを用いることによって、ミキサ等の回路を使用することなく、簡便な駆動回路を用いるだけで、広い周波数間隔のマルチキャリア光を得ることができる。
【００３０】
図４（ａ）〜図４（ｆ）は、光周波数ダブラ１０のプッシュプッシュ動作の計算結果を示す図である。図４（ａ）、図４（ｃ）および図４（ｅ）に示すように、変調信号の振幅２Ｖｐｐを固定とし、両アームへのＤＣバイアス電圧を−４Ｖ，−６Ｖ，−８Ｖとした。図４（ｂ）、図４（ｄ）、および図４（ｆ）に示すように、いずれの場合においても、２５ＧＨｚのトーン信号を用いた変調で５０ＧＨｚ間隔のキャリアが得られた。したがって、ＤＣバイアス電圧に関わらず周波数ダブラ動作が得られている。
【００３１】
また、図４（ｂ）、図４（ｄ）、および図４（ｆ）に示すように、両アームへのＤＣバイアス電圧を変化させることによって、出力スペクトルの形状が変化していることがわかる。例えば、図４（ｆ）の例では、各ピーク強度のばらつきが抑制され、各ピーク強度が平坦化されている。したがって、両アームへのＤＣバイアス電圧を変化させることによって、分波によって得られるマルチキャリア光の強度を平坦化させることができる。同様にして、変調振幅を変更することによって、スペクトル形状を調整することもできる。
【００３２】
図５は、光周波数ダブラ１０を備えるマルチキャリア発生器１００の構成例である。図５に示すように、マルチキャリア発生器１００は、光周波数ダブラ１０、光源３０、光増幅器４０、非線形ファイバ５０、および分波器６０を備える。光源３０は、特に限定されるものではないが、一例として波長可変レーザである。光源３０からの出射光は、光周波数ダブラ１０の第１入力端１１ａに入射される。
【００３３】
光周波数ダブラ１０の第１出力端１６ａから出力される高調波信号は、光増幅器４０に入射される。光増幅器４０は、特に限定されるものではないが、一例としてＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）である。光増幅器４０で増幅された高調波信号は、非線形ファイバ５０を介して分波器６０に入射される。非線形ファイバ５０は、特に限定されるものではないが、一例としてＨＮＬＦ（Ｈｉｇｈｌｙ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｉｂｅｒ）である。高調波が非線形ファイバ５０を通過することによって、キャリア発生帯域を拡大することができる。分波器６０は、各周波数成分（各波長成分）を分離して出力する分波器である。分波器６０は、特に限定されるものではないが、一例としてＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）である。
【００３４】
図６（ａ）〜図６（ｆ）は、マルチキャリア発生器１００の出力スペクトルのシミュレーション結果である。非線形ファイバ５０の長さを５００ｍ、非線形ファイバ５０の非線形係数γを２５／ｋｍ／Ｗとし、非線形ファイバ５０への光入力レベルを＋２６ｄＢｍとした。
【００３５】
図６（ａ）は、両アームへのＤＣバイアス電圧を−４Ｖとしたときの、光周波数ダブラ１０の第１出力端１６ａから出力される光信号のスペクトルである。図６（ｂ）は、両アームへのＤＣバイアス電圧を−４Ｖとしたときの、非線形ファイバ５０を通った後の光信号のスペクトルである。図６（ｃ）は、両アームへのＤＣバイアス電圧を−６Ｖとしたときの、光周波数ダブラ１０の第１出力端１６ａから出力される光信号のスペクトルである。図６（ｄ）は、両アームへのバイアス電圧を−６Ｖとしたときの、非線形ファイバ５０を通った後の光信号のスペクトルである。図６（ｅ）は、両アームへのバイアス電圧を−８Ｖとしたときの、光周波数ダブラ１０の第１出力端１６ａから出力される光信号のスペクトルである。図６（ｆ）は、両アームへのバイアス電圧を−８Ｖとしたときの、非線形ファイバ５０を通った後の光信号のスペクトルである。
【００３６】
図６（ｂ）、図６（ｄ）、および図６（ｆ）に示すように、高調波が非線形ファイバ５０を通過することによって、キャリア発生帯域を拡大することができる。また、図６（ａ）〜図６（ｆ）に示すように、光周波数ダブラ１０の各アームに印加するバイアス電圧を制御することによって、マルチキャリアの平坦性（各ピーク強度の均一性）が大きく変化している。特に、両アームへのバイアス電圧を−８Ｖとしたときに広帯域にわたって平坦な周波数特性が得られている。非線形ファイバ５０のパラメータや非線形ファイバ５０の光入力レベルを調整することによってキャリアレベルをある程度平坦化することは可能であるが、ＤＣバイアス電圧や振幅による調整において、はるかに自由度が高いというメリットがある。
【００３７】
電圧変化に対して位相変化が線形なＬＮ変調器では差動駆動によって理想的な零チャープ特性が得られるのに対し、半導体の光周波数ダブラは、位相変化の非線形性により負チャープ特性が現出するという特徴を有している。図７（ａ）および図７（ｂ）は、光導波路コア以外の領域が主としてＩｎＰからなる光周波数ダブラを使用した場合の出力チャープ特性のシミュレーション結果である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、光周波数ダブラを差動駆動しているにも関わらず、半導体材料の持つ非線形性により、出力波形の立ち上がりで周波数が減少し、立下りで周波数が増大するという負チャープ特性が現れている。
【００３８】
（変形例１）
このような光周波数ダブラの負チャープ特性を活用し、図８に示すようなマルチキャリア発生器１００ａが考えられる。マルチキャリア発生器１００ａが図５のマルチキャリア発生器１００と異なる点は、光周波数ダブラ１０と光増幅器４０との間に、分散発生器７０が設けられている点である。分散発生器７０は、分散補償量が固定された固定分散補償器であってもよく、分散補償量が可変の可変分散補償器であってもよい。可変分散補償器としては、ファイバグレーティングなどを利用した公知のものを適用することができる。
【００３９】
図８の例では、可変分散補償器の一例として、正分散を有するシングルモードファイバを分散発生器７０として用いている。分散発生器７０は、変調器出力に対するパルス圧縮回路として動作する。図９（ａ）〜図９（ｄ）は、分散発生器７０としてＳＳＭＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：標準シングルモードファイバ）を用いた場合のパルス圧縮効果シミュレーション結果である。図９（ａ）〜図９（ｄ）においては、ＳＳＭＦの長さがそれぞれ、０ｋｍ、０．８ｋｍ、１．０ｋｍ、１．３ｋｍに設定されている。
【００４０】
図９（ａ）〜図９（ｄ）に示すように、半導体からなる光周波数ダブラは、負チャープ特性を有することから、正分散導波路を設けることによって、パルス圧縮現象が見られる。このようにパルス圧縮された光信号を非線形性ファイバに入力させると、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示すようなマルチキャリアスペクトルが得られる。この結果から明らかなように、分散発生器７０の分散量を調整することによって、出力キャリアレベルの平坦度を調整することができる。
【００４１】
（変形例２）
マルチキャリア発生器には、各部を制御するためのコントローラが設けられていてもよい。図１１は、マルチキャリア発生器１００ｂの全体構成を示す図である。図１１に示すように、マルチキャリア発生器１００ｂが図８のマルチキャリア発生器１００ａと異なる点は、コントローラ１１０、出力レベル制御回路１２０、分散制御回路１３０、ＤＣバイアス制御回路１４０、キャリアレベルモニタ回路１５０、およびＤＣバイアス印加回路１６０が設けられている点である。
【００４２】
コントローラ１１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）などを備える。コントローラ１１０は、ＲＯＭなどの不揮発性記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することによって、各部を制御する。図１１の例では、コントローラ１１０は、光源３０およびＤＣバイアス制御回路１４０を制御する。出力レベル制御回路１２０は、光増幅器４０のゲインを制御することによって、マルチキャリア発生器１００ｂの出力レベルを制御する。分散制御回路１３０は、分散発生器７０の分散量を制御する。ＤＣバイアス制御回路１４０は、ＤＣバイアス印加回路１６０から変調用電極１８に印加されるＤＣバイアスを制御する。キャリアレベルモニタ回路１５０は、分波器６０における分波によって得られる各分波光の強度を検出する。
【００４３】
図１２は、コントローラ１１０がＤＣバイアス制御回路１４０をフィードバック制御する際に実行するフローチャートの一例である。図１２に示すように、キャリアレベルモニタ回路１５０は、分波器６０から出力される各分波光の強度を検出する（ステップＳ１）。次に、コントローラ１１０は、キャリアレベルモニタ回路１５０の検出結果に応じて、ＤＣバイアス制御回路１４０を制御する（ステップＳ２）。それにより、ＤＣバイアス制御回路１４０は、ＤＣバイアス印加回路１６０から各変調用電極１８に印加されるＤＣバイアスを制御する。その後、ステップＳ１が再度実行される。ステップＳ２においては、コントローラ１１０は、各分波光の光強度が均一化するようにＤＣバイアス制御回路１４０を制御する。
【００４４】
なお、コントローラ１１０は、キャリアレベルモニタ回路１５０の検出結果に応じて、出力レベル制御回路１２０および分散制御回路１３０をフィードバック制御してもよい。また、出力レベル制御回路１２０、分散制御回路１３０およびＤＣバイアス制御回路１４０は、マルチキャリア発生器１００ｂの起動時において、手動で制御されるものであってもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 光周波数ダブラ
１１ 入力端
１２ 入力光導波路
１３ ＭＭＩ
１４ 光導波路
１５ 出力光導波路
１６ 出力端
１７ 位相調整用電極
１８ 変調用電極
２１ 半導体基板
２２ 下クラッド層
２３ コア
２４ 上クラッド層
２５ パッシベーション膜
２６ 絶縁膜
２７ コンタクト層
３０ 光源
４０ 光増幅器
５０ 非線形ファイバ
６０ 分波器
７０ 分散発生器
１００ マルチキャリア発生器
１１０ コントローラ
１２０ 出力レベル制御回路
１３０ 分散制御回路
１４０ ＤＣバイアス制御回路
１５０ キャリアレベルモニタ回路
１６０ ＤＣバイアス印加回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光周波数ダブラおよびマルチキャリア発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチキャリア光を発生させるマルチキャリア光源が開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、マルチキャリア光の各強度を均一化する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８０８０１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Asymptotic formalism for ultraflat optical frequency comb generation using a Mach?Zehnder modulator, June 1, 2007 / Vol. 32, No. 11/ OPTICS LETTERS
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１または非特許文献１の技術では、得られるマルチキャリア光の周波数間隔は、変調信号の基本波と同じになる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、高調波成分を抽出することができる光周波数ダブラおよびマルチキャリア発生器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】
【０００７】
本発明に係る光周波数ダブラは、光信号を２つに分岐する分岐部と、前記分岐部に接続された２本の半導体光導波路と、前記２本の半導体光導波路のそれぞれに対して同振幅で逆位相の変調信号を入力するための変調用電極と、前記２本の半導体光導波路から入力された光信号の偶数次高調波成分あるいは奇数次高調波成分の何れかを同相で合成して出力する合波部と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る光周波数ダブラによれば、高調波成分を抽出することができる。
【０００８】
前記分岐部は、２×２ＭＭＩであってもよい。前記合成部は、２×２ＭＭＩであり、前記出力は前記２×２ＭＭＩの何れか一方からなされてもよい。前記２本の半導体光導波路のそれぞれには、直流バイアスを印加するための位相調整用電極が設けられていてもよい。
【０００９】
本発明に係るマルチキャリア発生器は、請求項１ないし４記載の光周波数ダブラと、前記光周波数ダブラからの出力光を分波する分波器を備えることを特徴とするものである。本発明に係るマルチキャリア発生器によれば、高調波成分を抽出することができる。
【００１０】
前記マルチキャリア発生器は、前記光周波数ダブラの出力端と前記分波器との間に配置された非線形ファイバを備えていてもよい。前記マルチキャリア発生器は、前記非線形ファイバと前記光周波数ダブラとの間に配置された光増幅器と、前記光増幅器と前記光周波数ダブラとの間に配置された波長分散発生器と、を備えていてもよい。
【００１１】
前記波長分散発生器は、正分散を有する光ファイバであってもよい。前記マルチキャリア発生器は、前記光周波数ダブラの入力端に接続された波長可変半導体レーザを備えていてもよい。前記光周波数ダブラは、前記２本の半導体光導波路上のそれぞれに設けられた位相調整用電極を備え、前記マルチキャリア発生器は、前記位相調整用電極に直流バイアスを印加するバイアス入力部を備えていてもよい。前記マルチキャリア発生器は、前記分波器の各出力光の強度を検出する検出部を備え、前記バイアス入力は、前記検出部の検出結果に応じて、前記変調用電極に印加する直流バイアスを変化させてもよい。前記マルチキャリア発生器は、前記光周波数ダブラに入力する前記変調信号を生成する駆動回路を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高調波成分を抽出することができる光周波数ダブラ装置およびマルチキャリア発生器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）はマッハツェンダ位相変調器の概略図であり、（ｂ）は位相変化の逆バイアス依存性の一例を示す図であり、（ｃ）はマッハツェンダ位相変調器の出力光を示す図であり、（ｄ）は生成されるキャリアを示す図である。
【図２】（ａ）は実施例１に係る光周波数ダブラの上面模式図の例であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ間の断面模式図の例であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ間の断面模式図の例である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は光周波数ダブラの例を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は光周波数ダブラのプッシュプッシュ動作の計算結果を示す図である。
【図５】光周波数ダブラを備えるマルチキャリア発生器の構成図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）はマルチキャリア発生器の出力スペクトルのシミュレーション結果である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は出力チャープ特性のシミュレーション結果である。
【図８】マルチキャリア発生器の他の例である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は分散発生器としてＳＳＭＦを用いた場合のパルス圧縮効果シミュレーション結果である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、マルチキャリアスペクトルを示す図である。
【図１１】マルチキャリア発生器の全体構成を示す図である。
【図１２】コントローラがＤＣバイアス制御回路をフィードバック制御する際に実行するフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（比較例）
まず、比較例として、半導体からなるマッハツェンダ位相変調器について説明する。図１（ａ）は、マッハツェンダ位相変調器の概略図である。図１（ａ）に示すように、比較例に係るマッハツェンダ位相変調器は、１×２ＭＭＩ（Multi Mode Interferometer）を用いて入力光信号を２本の半導体光導波路（アーム）に分岐し、２×２ＭＭＩにおいて当該の２本のアームを通過した光を合波する。一方のアームにｓｉｎ（ωｔ）の変調用電圧が印加され、他方のアームに−ｓｉｎ（ωｔ）の変調用電圧が印加されているとする。すなわち、２本のアームに、同振幅かつ互いに逆位相の変調用電圧が印加される。図１（ａ）の例では、マッハツェンダ位相変調器の長手方向を軸として、各光導波路が対称に形成されている。
【００１５】
図１（ｂ）は、ＩｎＰに格子整合するＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷを半導体光導波路に用いた場合の、位相変化の逆バイアス依存性の一例を示す。図１（ｂ）の例では、ＤＣバイアスを−６Ｖとし、−４Ｖ〜−８Ｖの間で変調電圧が振幅している。図１（ｂ）に示すように、半導体からなるマッハツェンダ位相変調器では、ＬＮ変調器と異なり、位相変化が電圧変化に対して非線形となる。この場合、図１（ｃ）に示すように、単一周波数のトーン信号で光信号を変調した場合に、当該マッハツェンダ位相変調器の出力光に、基本波成分と高調波成分とが重畳されて現れる。
【００１６】
このようなマッハツェンダ位相変調器を強度変調器として差動駆動する場合、２本のアーム間のＤＣ位相差は両アームに同一のバイアス電圧を印加したときに出力の２つのポートから同レベルの光出力が現れるように調整されるのが一般的である。このように位相調整されたマッハツェンダ位相変調器をデジタル信号で差動駆動すると、光出力信号のアイパターンのクロスポイントは自動的に５０％に調整される。
【００１７】
しかしながら、このような動作条件では、周波数ｆのトーン信号で光信号を変調すると、図１（ｄ）に示すように、生成するキャリアの周波数間隔はｆとなる。例えば、Ｓｕｐｅｒｃｈａｎｎｅｌシステムにおいては２５ＧＨｚを超えるキャリア間隔を要求される場合があるが、その場合、２５ＧＨｚ以上の高周波電気信号でマッハツェンダ変調器を変調する必要がある。これに対して、以下の実施例では、高調波成分を抽出することによって、変調電気信号に対して各キャリア光の周波数間隔を広くすることができる光周波数ダブラ、およびそれを備えるマルチキャリア発生器について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図２（ａ）は、実施例１に係る光周波数ダブラ１０の上面模式図の例である。図２（ａ）に示すように、光周波数ダブラ１０は、半導体基板上のメサ状の光導波路の経路を組み合わせて構成される。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ間の断面模式図の例であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ間の断面模式図の例である。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、光導波路は、半導体基板２１上に形成されている。光導波路は、半導体基板２１上において、下クラッド層２２、コア２３、上クラッド層２４がこの順にメサ状に積層された構造を有している。半導体基板２１の上面、光導波路の上面及び側面には、パッシベーション膜２５及び絶縁膜２６が順に積層されている。
【００２０】
半導体基板２１は、例えばＩｎＰ等の半導体からなる。下クラッド層２２および上クラッド層２４は、例えばＩｎＰ等の半導体からなる。コア２３は、下クラッド層２２および上クラッド層２４よりもバンドギャップエネルギが小さい半導体からなり、例えばＩｎＰと格子整合するＩｎＧａＡｓＰ等からなる。これにより、コア２３を通過する光が下クラッド層２２および上クラッド層２４によって閉じ込められる。パッシベーション膜２５は、例えばＩｎＰ等の半導体からなる。絶縁膜２６は、例えばＳｉＮ等の絶縁体からなる。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、光周波数ダブラ１０には、第１入力端１１ａに接続された第１入力光導波路１２ａが設けられ、第２入力端１１ｂに接続された第２入力光導波路１２ｂが設けられている。第１入力光導波路１２ａおよび第２入力光導波路１２ｂは、２×２型の第１ＭＭＩ（Multi Mode Interferometer）１３ａで合流し、第１光導波路１４ａ及び第２光導波路１４ｂに分岐する。以下、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂをアームと称することがある。本実施例においては、第１ＭＭＩ１３ａが、分岐部として機能する。
【００２２】
光周波数ダブラ１０の長手方向を対称軸とした場合に、第１光導波路１４ａは第１入力端１１ａと同じ側に配置され、第２光導波路１４ｂは第２入力端１１ｂと同じ側に配置されている。第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂは２×２型の第２ＭＭＩ１３ｂで合流し、第１出力端１６ａに接続された第１出力光導波路１５ａと、第２出力端１６ｂに接続された第２出力光導波路１５ｂと、に分岐する。本実施例においては、第２ＭＭＩ１３ｂが、合波部として機能する。光周波数ダブラ１０の長手方向を対称軸とした場合に、第１出力端１６ａは第２光導波路１４ｂと同じ側に配置され、第２出力端１６ｂは第１光導波路１４ａと同じ側に配置されている。
【００２３】
２×２型ＭＭＩでは、入力に対してバー側（まっすぐ進む側）とクロス側（斜めに進む側）とでπ／２の位相差が発生する。本実施例においては、分岐部および合波部の両方に２×２型ＭＭＩを設けることによって、第２出力端１６ｂにおいては光出力が得られず、第１出力端１６ａにおいて全光出力が得られる。すなわち、本実施例においては、プッシュプッシュ型の光周波数ダブラが構成されている。なお、ここでいう全光出力とは、製造誤差の範囲での全光出力であるため、第２出力端１６ｂにおいて若干の光が出力されていてもよい。
【００２４】
第１光導波路１４ａ及び第２光導波路１４ｂの夫々には、位相調整用電極１７および変調用電極１８が設けられている。位相調整用電極１７および変調用電極１８は、互いに離間している。位相調整用電極１７および変調用電極１８の位置関係は特に限定されるものではないが、本実施例においては、位相調整用電極１７は変調用電極１８よりも光入力端側に配置されている。
【００２５】
図２（ｃ）に示すように、変調用電極１８は、上クラッド層２４上において、コンタクト層２７を介して配置されている。コンタクト層２７は、例えばＩｎＧａＡｓ等の半導体からなる。なお、上クラッド層２４とコンタクト層２７との間には、パッシベーション膜２５および絶縁膜２６は設けられていない。また、位相調整用電極１７も同様に上クラッド層２４上にコンタクト層２７を介して配置されている。位相調整用電極１７および変調用電極１８は、例えばＡｕ等の金属からなる。
【００２６】
図２（ａ）に戻り、各変調用電極１８の一端には、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂ夫々を伝搬する光を変調させる変調用の電圧が駆動回路１９から印加される。変調用の電圧にはＤＣ（直流）バイアス電圧がかけられている。各変調用電極１８の他端には、終端抵抗Ｒが接続されている。各変調用電極１８に変調用の電圧が印加されると、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂにおいてコア２３の屈折率が変化し、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂを通過する光の位相が変化する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、駆動回路１９は、第１光導波路１４ａに設けられた変調用電極１８と第２光導波路１４ｂに設けられた変調用電極１８とに、同振幅かつ逆位相の変調信号を入力する。変調信号として、例えば、正弦波信号を用いることができる。第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂで付加される位相は、下記式（１）および下記式（２）で表される。これらの光信号は、第２ＭＭＩ１３ｂにおいて合波される。なお、下記式（１）のΦＤＣ１は、第１光導波路１４ａにおける位相のＤＣシフト成分である。下記式（２）のΦＤＣ２は、第２光導波路１４ｂにおける位相のＤＣシフト成分である。第２ＭＭＩ１３ｂでは、基本波を含む奇数次成分が逆位相で相殺され、高調波（２倍波）を含む偶数次成分が同相で合成される。そして、第１出力光導波路１５ａでは、その合成結果が抽出される。
Φ１＝ａ・ｓｉｎωｔ＋ｂ・ｓｉｎ２ωｔ＋ｃ・ｓｉｎ３ωｔ＋ΦＤＣ１ （１）
Φ２＝−ａ・ｓｉｎωｔ＋ｂ・ｓｉｎ２ωｔ−ｃ・ｓｉｎ３ωｔ＋ΦＤＣ２ （２）
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、分岐部に１×２ＭＭＩを用いる場合には、第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂのいずれかにπ／２の位相差を生じさせるための位相シフタを設ける。具体的には、両光導波路の物理的な長さ、屈折率などを変更して光学的長さを調整することによって、位相シフタとしての機能が実現される。図３（ｂ）の例では、第１光導波路１４ａにπ／２の位相シフタを設けることによって、２×２ＭＭＩと同様の位相差を生じさせることができる。
【００２９】
なお、図３（ａ）および図３（ｂ）の構成に限られるものではない。たとえば、合成部である第２ＭＭＩ１３ｂにおいて、奇数次高調波成分が同相で合成されるように構成することもできる。第１光導波路１４ａおよび第２光導波路１４ｂが、無バイアスの状態で、第２ＭＭＩ１３ｂのいずれかの出力導波路において位相差ゼロまたは±ｎπ（ｎは自然数）の２つの光信号が合成されるように設定されていればよい。以上のような構成の光周波数ダブラを用いることによって、ミキサ等の回路を使用することなく、簡便な駆動回路を用いるだけで、広い周波数間隔のマルチキャリア光を得ることができる。
【００３０】
図４（ａ）〜図４（ｆ）は、光周波数ダブラ１０のプッシュプッシュ動作の計算結果を示す図である。図４（ａ）、図４（ｃ）および図４（ｅ）に示すように、変調信号の振幅２Ｖｐｐを固定とし、両アームへのＤＣバイアス電圧を−４Ｖ，−６Ｖ，−８Ｖとした。図４（ｂ）、図４（ｄ）、および図４（ｆ）に示すように、いずれの場合においても、２５ＧＨｚのトーン信号を用いた変調で５０ＧＨｚ間隔のキャリアが得られた。したがって、ＤＣバイアス電圧に関わらず周波数ダブラ動作が得られている。
【００３１】
また、図４（ｂ）、図４（ｄ）、および図４（ｆ）に示すように、両アームへのＤＣバイアス電圧を変化させることによって、出力スペクトルの形状が変化していることがわかる。例えば、図４（ｆ）の例では、各ピーク強度のばらつきが抑制され、各ピーク強度が平坦化されている。したがって、両アームへのＤＣバイアス電圧を変化させることによって、分波によって得られるマルチキャリア光の強度を平坦化させることができる。同様にして、変調振幅を変更することによって、スペクトル形状を調整することもできる。
【００３２】
図５は、光周波数ダブラ１０を備えるマルチキャリア発生器１００の構成例である。図５に示すように、マルチキャリア発生器１００は、光周波数ダブラ１０、光源３０、光増幅器４０、非線形ファイバ５０、および分波器６０を備える。光源３０は、特に限定されるものではないが、一例として波長可変レーザである。光源３０からの出射光は、光周波数ダブラ１０の第１入力端１１ａに入射される。
【００３３】
光周波数ダブラ１０の第１出力端１６ａから出力される高調波信号は、光増幅器４０に入射される。光増幅器４０は、特に限定されるものではないが、一例としてＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）である。光増幅器４０で増幅された高調波信号は、非線形ファイバ５０を介して分波器６０に入射される。非線形ファイバ５０は、特に限定されるものではないが、一例としてＨＮＬＦ（Ｈｉｇｈｌｙ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｉｂｅｒ）である。高調波が非線形ファイバ５０を通過することによって、キャリア発生帯域を拡大することができる。分波器６０は、各周波数成分（各波長成分）を分離して出力する分波器である。分波器６０は、特に限定されるものではないが、一例としてＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）である。
【００３４】
図６（ａ）〜図６（ｆ）は、マルチキャリア発生器１００の出力スペクトルのシミュレーション結果である。非線形ファイバ５０の長さを５００ｍ、非線形ファイバ５０の非線形係数γを２５／ｋｍ／Ｗとし、非線形ファイバ５０への光入力レベルを＋２６ｄＢｍとした。
【００３５】
図６（ａ）は、両アームへのＤＣバイアス電圧を−４Ｖとしたときの、光周波数ダブラ１０の第１出力端１６ａから出力される光信号のスペクトルである。図６（ｂ）は、両アームへのＤＣバイアス電圧を−４Ｖとしたときの、非線形ファイバ５０を通った後の光信号のスペクトルである。図６（ｃ）は、両アームへのＤＣバイアス電圧を−６Ｖとしたときの、光周波数ダブラ１０の第１出力端１６ａから出力される光信号のスペクトルである。図６（ｄ）は、両アームへのバイアス電圧を−６Ｖとしたときの、非線形ファイバ５０を通った後の光信号のスペクトルである。図６（ｅ）は、両アームへのバイアス電圧を−８Ｖとしたときの、光周波数ダブラ１０の第１出力端１６ａから出力される光信号のスペクトルである。図６（ｆ）は、両アームへのバイアス電圧を−８Ｖとしたときの、非線形ファイバ５０を通った後の光信号のスペクトルである。
【００３６】
図６（ｂ）、図６（ｄ）、および図６（ｆ）に示すように、高調波が非線形ファイバ５０を通過することによって、キャリア発生帯域を拡大することができる。また、図６（ａ）〜図６（ｆ）に示すように、光周波数ダブラ１０の各アームに印加するバイアス電圧を制御することによって、マルチキャリアの平坦性（各ピーク強度の均一性）が大きく変化している。特に、両アームへのバイアス電圧を−８Ｖとしたときに広帯域にわたって平坦な周波数特性が得られている。非線形ファイバ５０のパラメータや非線形ファイバ５０の光入力レベルを調整することによってキャリアレベルをある程度平坦化することは可能であるが、ＤＣバイアス電圧や振幅による調整において、はるかに自由度が高いというメリットがある。
【００３７】
電圧変化に対して位相変化が線形なＬＮ変調器では差動駆動によって理想的な零チャープ特性が得られるのに対し、半導体の光周波数ダブラは、位相変化の非線形性により負チャープ特性が現出するという特徴を有している。図７（ａ）および図７（ｂ）は、光導波路コア以外の領域が主としてＩｎＰからなる光周波数ダブラを使用した場合の出力チャープ特性のシミュレーション結果である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、光周波数ダブラを差動駆動しているにも関わらず、半導体材料の持つ非線形性により、出力波形の立ち上がりで周波数が減少し、立下りで周波数が増大するという負チャープ特性が現れている。
【００３８】
（変形例１）
このような光周波数ダブラの負チャープ特性を活用し、図８に示すようなマルチキャリア発生器１００ａが考えられる。マルチキャリア発生器１００ａが図５のマルチキャリア発生器１００と異なる点は、光周波数ダブラ１０と光増幅器４０との間に、分散発生器７０が設けられている点である。分散発生器７０は、分散補償量が固定された固定分散補償器であってもよく、分散補償量が可変の可変分散補償器であってもよい。可変分散補償器としては、ファイバグレーティングなどを利用した公知のものを適用することができる。
【００３９】
図８の例では、可変分散補償器の一例として、正分散を有するシングルモードファイバを分散発生器７０として用いている。分散発生器７０は、変調器出力に対するパルス圧縮回路として動作する。図９（ａ）〜図９（ｄ）は、分散発生器７０としてＳＳＭＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ：標準シングルモードファイバ）を用いた場合のパルス圧縮効果シミュレーション結果である。図９（ａ）〜図９（ｄ）においては、ＳＳＭＦの長さがそれぞれ、０ｋｍ、０．８ｋｍ、１．０ｋｍ、１．３ｋｍに設定されている。
【００４０】
図９（ａ）〜図９（ｄ）に示すように、半導体からなる光周波数ダブラは、負チャープ特性を有することから、正分散導波路を設けることによって、パルス圧縮現象が見られる。このようにパルス圧縮された光信号を非線形性ファイバに入力させると、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示すようなマルチキャリアスペクトルが得られる。この結果から明らかなように、分散発生器７０の分散量を調整することによって、出力キャリアレベルの平坦度を調整することができる。
【００４１】
（変形例２）
マルチキャリア発生器には、各部を制御するためのコントローラが設けられていてもよい。図１１は、マルチキャリア発生器１００ｂの全体構成を示す図である。図１１に示すように、マルチキャリア発生器１００ｂが図８のマルチキャリア発生器１００ａと異なる点は、コントローラ１１０、出力レベル制御回路１２０、分散制御回路１３０、ＤＣバイアス制御回路１４０、キャリアレベルモニタ回路１５０、およびＤＣバイアス印加回路１６０が設けられている点である。
【００４２】
コントローラ１１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）などを備える。コントローラ１１０は、ＲＯＭなどの不揮発性記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することによって、各部を制御する。図１１の例では、コントローラ１１０は、光源３０およびＤＣバイアス制御回路１４０を制御する。出力レベル制御回路１２０は、光増幅器４０のゲインを制御することによって、マルチキャリア発生器１００ｂの出力レベルを制御する。分散制御回路１３０は、分散発生器７０の分散量を制御する。ＤＣバイアス制御回路１４０は、ＤＣバイアス印加回路１６０から変調用電極１８に印加されるＤＣバイアスを制御する。キャリアレベルモニタ回路１５０は、分波器６０における分波によって得られる各分波光の強度を検出する。
【００４３】
図１２は、コントローラ１１０がＤＣバイアス制御回路１４０をフィードバック制御する際に実行するフローチャートの一例である。図１２に示すように、キャリアレベルモニタ回路１５０は、分波器６０から出力される各分波光の強度を検出する（ステップＳ１）。次に、コントローラ１１０は、キャリアレベルモニタ回路１５０の検出結果に応じて、ＤＣバイアス制御回路１４０を制御する（ステップＳ２）。それにより、ＤＣバイアス制御回路１４０は、ＤＣバイアス印加回路１６０から各変調用電極１８に印加されるＤＣバイアスを制御する。その後、ステップＳ１が再度実行される。ステップＳ２においては、コントローラ１１０は、各分波光の光強度が均一化するようにＤＣバイアス制御回路１４０を制御する。
【００４４】
なお、コントローラ１１０は、キャリアレベルモニタ回路１５０の検出結果に応じて、出力レベル制御回路１２０および分散制御回路１３０をフィードバック制御してもよい。また、出力レベル制御回路１２０、分散制御回路１３０およびＤＣバイアス制御回路１４０は、マルチキャリア発生器１００ｂの起動時において、手動で制御されるものであってもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 光周波数ダブラ
１１ 入力端
１２ 入力光導波路
１３ ＭＭＩ
１４ 光導波路
１５ 出力光導波路
１６ 出力端
１７ 位相調整用電極
１８ 変調用電極
２１ 半導体基板
２２ 下クラッド層
２３ コア
２４ 上クラッド層
２５ パッシベーション膜
２６ 絶縁膜
２７ コンタクト層
３０ 光源
４０ 光増幅器
５０ 非線形ファイバ
６０ 分波器
７０ 分散発生器
１００ マルチキャリア発生器
１１０ コントローラ
１２０ 出力レベル制御回路
１３０ 分散制御回路
１４０ ＤＣバイアス制御回路
１５０ キャリアレベルモニタ回路
１６０ ＤＣバイアス印加回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を２つに分岐する分岐部と、
前記分岐部に接続された２本の半導体光導波路と、
前記２本の半導体光導波路のそれぞれに対して同振幅で逆位相の変調信号を入力するための変調用電極と、
前記２本の半導体光導波路から入力された光信号の偶数次高調波成分あるいは奇数次高調波成分の何れかを同相で合成して出力する合波部と、を備えることを特徴とする光周波数ダブラ。
【請求項２】
前記分岐部は、２×２ＭＭＩであることを特徴とする請求項１記載の光周波数ダブラ。
【請求項３】
前記合成部は、２×２ＭＭＩであり、前記出力は前記２×２ＭＭＩの何れか一方からなされることを特徴とする請求項１または２記載の光周波数ダブラ。
【請求項４】
前記２本の半導体光導波路のそれぞれには、直流バイアスを印加するための位相調整用電極が設けられてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光周波数ダブラ。
【請求項５】
請求項１ないし４記載の光周波数ダブラと、
前記光周波数ダブラからの出力光を分波する分波器を備えることを特徴とするマルチキャリア発生器。
【請求項６】
前記光周波数ダブラの出力端と前記分波器との間に配置された非線形ファイバを備えることを特徴とする請求項５記載のマルチキャリア発生器。
【請求項７】
前記非線形ファイバと前記光周波数ダブラとの間に配置された光増幅器と、
前記光増幅器と前記光周波数ダブラとの間に配置された波長分散発生器と、を備えることを特徴とする請求項６記載のマルチキャリア発生器。
【請求項８】
前記波長分散発生器は、正分散を有する光ファイバであることを特徴とする請求項７記載のマルチキャリア発生器。
【請求項９】
前記光周波数ダブラの入力端に接続された波長可変半導体レーザを備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のマルチキャリア発生器。
【請求項１０】
前記分波器の各出力光の強度を検出する検出部を備え、
前記バイアス入力は、前記検出部の検出結果に応じて、前記変調用電極に印加する直流バイアスを変化させることを特徴とする請求項５記載のマルチキャリア発生器。
【請求項１１】
前記光周波数ダブラに入力する前記変調信号を生成する駆動回路を備えることを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載のマルチキャリア発生器。
【請求項１】
光信号を２つに分岐する分岐部と、
前記分岐部に接続された２本の半導体光導波路と、
前記２本の半導体光導波路のそれぞれに対して同振幅で逆位相の変調信号を入力するための変調用電極と、
前記２本の半導体光導波路から入力された光信号の偶数次高調波成分あるいは奇数次高調波成分の何れかを同相で合成して出力する合波部と、を備えることを特徴とする光周波数ダブラ。
【請求項２】
前記分岐部は、２×２ＭＭＩであることを特徴とする請求項１記載の光周波数ダブラ。
【請求項３】
前記合成部は、２×２ＭＭＩであり、前記出力は前記２×２ＭＭＩの何れか一方からなされることを特徴とする請求項１または２記載の光周波数ダブラ。
【請求項４】
前記２本の半導体光導波路のそれぞれには、直流バイアスを印加するための位相調整用電極が設けられてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光周波数ダブラ。
【請求項５】
請求項１ないし４記載の光周波数ダブラと、
前記光周波数ダブラからの出力光を分波する分波器を備えることを特徴とするマルチキャリア発生器。
【請求項６】
前記光周波数ダブラの出力端と前記分波器との間に配置された非線形ファイバを備えることを特徴とする請求項５記載のマルチキャリア発生器。
【請求項７】
前記非線形ファイバと前記光周波数ダブラとの間に配置された光増幅器と、
前記光増幅器と前記光周波数ダブラとの間に配置された波長分散発生器と、を備えることを特徴とする請求項６記載のマルチキャリア発生器。
【請求項８】
前記波長分散発生器は、正分散を有する光ファイバであることを特徴とする請求項７記載のマルチキャリア発生器。
【請求項９】
前記光周波数ダブラの入力端に接続された波長可変半導体レーザを備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のマルチキャリア発生器。
【請求項１０】
前記分波器の各出力光の強度を検出する検出部を備え、
前記バイアス入力は、前記検出部の検出結果に応じて、前記変調用電極に印加する直流バイアスを変化させることを特徴とする請求項５記載のマルチキャリア発生器。
【請求項１１】
前記光周波数ダブラに入力する前記変調信号を生成する駆動回路を備えることを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載のマルチキャリア発生器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−３２６８（Ｐ２０１３−３２６８Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２６０１（Ｐ２０１１−１３２６０１）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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