多波長光源
【課題】OSNRを維持しつつ、多数の波長の連続光を生成することのできる多波長光源を提供する。
【解決手段】多波長光源は、単一周波数あるいは複数の周波数の連続光を出力する種光源発生部からの光を光周回部に入力させ、種光源発生部からの種光に周波数同期した複数の周波数の光を生成する。光周回部には、光の周波数をシフトする光周波数シフタが設けられ、光周波数シフタの出力を入力側に戻す周回路を持つ。周回路には、周波数単位ごとに、光減衰量を調整可能な光スペクトル成形器が設けられ、光減衰量を調整することにより、光周回部から出力される光周波数の数等を変える。種光源発生部、光周波数シフタ、光スペクトル成形器は、生成すべきキャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の情報を取得する信号生成制御部によって制御される。
【解決手段】多波長光源は、単一周波数あるいは複数の周波数の連続光を出力する種光源発生部からの光を光周回部に入力させ、種光源発生部からの種光に周波数同期した複数の周波数の光を生成する。光周回部には、光の周波数をシフトする光周波数シフタが設けられ、光周波数シフタの出力を入力側に戻す周回路を持つ。周回路には、周波数単位ごとに、光減衰量を調整可能な光スペクトル成形器が設けられ、光減衰量を調整することにより、光周回部から出力される光周波数の数等を変える。種光源発生部、光周波数シフタ、光スペクトル成形器は、生成すべきキャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の情報を取得する信号生成制御部によって制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の実施形態は、複数の波長の信号光を生成する多波長光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットや携帯電話の普及による通信容量の増大にともない、幹線系光通信システムの大容量化が必要とされており、１波長当たりの通信容量が４０Ｇｂｉｔ／ｓまたは１００Ｇｂｉｔ／ｓを超える光送受信器の研究開発が行われている。
【０００３】
しかし、１波長当たりの伝送容量を大きくすると、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio）の低下や、伝送路の波長分散、偏波モード分散、非線形効果等による波形歪みのため、伝送信号の品質劣化が大きくなる。
【０００４】
このため、４０Ｇｂｉｔ／ｓを超える光通信システムでは、ＯＳＮＲ耐力及び伝送路の波形歪み耐力があるデジタルコヒーレント受信方式が注目されている。
従来の受信方式では、光強度のＯＮ／ＯＦＦを２値信号に割り当てて直接検波する（ＯＯＫ；On-Off Keying）。これに対して、デジタルコヒーレント受信方式では、光強度と位相情報をコヒーレント受信システムにより抽出し、抽出された光強度と位相の情報をアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）により量子化することで、デジタル信号処理回路にて復調を行う。
【０００５】
デジタルコヒーレント受信方式は、コヒーレント受信方式によるＯＳＮＲ耐力の改善と、デジタル信号処理回路による波形歪みの補償が可能なため、1波長当たりの通信容量が大きい場合でも伝送信号の品質劣化を抑圧することができる。また、デジタル信号処理回路により波形歪みの補償が可能となるため、ネットワークの構成変更などによる経路変更にも比較的柔軟に対応することが可能となる。
【０００６】
さらに、デジタルコヒーレント受信方式は、１シンボルで多ビットの情報を送信可能な変調方式と組み合わせ、周波数効率の高い伝送システムを構築することができる。このような変調方式としては、QPSK(４値位相変調方式)、8PSK、16QAM、256QAMなどのように位相情報や強度情報を多値化する多値変調方式や、直交する偏波に異なる情報を多重する偏波多重方式、１波長グリッド内に高密度多重された複数の周波数（サブキャリア）に異なる情報を多重するマルチキャリア多重方式等が知られている。特に、マルチキャリア多重方式の中でも、直交周波数分割多重 (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 方式が将来の光通信方式として有力視されている。
【０００７】
OFDM信号を生成するためには、光の周波数が同期した複数の光が必要となる。なお、以下の説明においては、光の周波数と波長は相互に一対一に対応し、それぞれはキャリアとなるので、光の周波数といったり、光の波長、キャリアということがある。
【０００８】
更に、OFDMのキャリア数（即ち、1つのOFDM信号あたりのトータルビットレート）はネットワークのトラフィックに応じて可変できることが望ましい。
【０００９】
図１は、従来の多波長光源の例を説明する図である。
図１（ａ）の多波長光源においては、光SSB（Single Side-Band）変調装置１０、光増幅器１１、１２、光フィルタ１３、光合波器（光カプラ）１４、光分波器（光カプラ）１６からなる光周回部に、レーザダイオード１５からの中心周波数 ｆ０の連続光を入力する。光SSB変調装置１０の光SSB変調器には、駆動信号として、周波数Δｆの周期波と、これをπ／２だけ移相した周期波とが入力される。
【００１０】
光SSB変調装置１０を通過することによって入力光はΔｆだけ周波数が高周波数側にシフトし、中心周波数がｆ１-＝ｆ０＋Δｆとなる。その一部分は出力され(図１（ｂ）の０周回出力)、残りの一部分は光周回部内を伝搬し、光フィルタ１３および光増幅器１２を通過し、再度光SSB変調装置１０に入力される。
【００１１】
中心周波数ｆ１の連続光は、光SSB変調装置１０の光SSB変調器を通ることにより、Δｆ周波数シフトし中心周波数ｆ２となる。同様に、一部分は出力され(図１（ｂ）の1周回出力) 、残りの一部分は光周回部内を伝搬する。以下これを繰り返し、５周回出力でｆ１からｆ６までの多波長連続光を得ることができる。図１（ａ）の例では、光周回部内にある光フィルタ１３の透過帯域がｆ１からｆ５までを透過するものとなっているので、ｆ７以降の光は発生しない。
【００１２】
以上のように、光SSB変調装置１０は、入力された連続光の周波数をシフトするものなので、光周波数シフタとも呼ぶ。逆に、光周波数シフタは、入力された連続光の周波数をシフトすることが出来るものであれば、光SSB変調器を使ったものには限定されない。
【００１３】
以上のような、光SSB変調装置１０と光周回部からなる多波長光源では、その生成波長数が増大すると、周回数の多い波長の光信号対雑音比(OSNR:Optical Signal to Noise Ratio)が劣化する。
【００１４】
図２は、OSNRの劣化について説明する図である。
図２には、横軸を生成キャリア数、縦軸を各キャリアのOSNRとして、生成キャリア数の増大と共に、各キャリアのOSNRがどのように変化するかを示したグラフである。生成キャリア数が１の場合には、キャリアのOSNRは、５０ｄＢ以上あるが、生成キャリア数が８となると、各キャリアのOSNRは、４０ｄＢまで落ちている。更に、生成キャリア数が９、１０と増えると、更に、各キャリアのOSNRが下がることが示されている。
【００１５】
図３は、多数の波長を通信に使う場合に、従来必要とされた構成について説明する図である。
図２にもあるように、従来の多波長光源では、各キャリアのOSNRの問題から、１つの光源で生成できる波長数は、せいぜい８個程度である。したがって、数十波や数百波を多重するような光通信システムでは、図３に示すように、図１のような多波長光源を多数設ける必要が生じる。しかし、このようにすると、光源の数が増加し、通信システムとしてのコストも大きくなってしまう。
【００１６】
更に、従来技術には、多波長同時発振のファイバリング共振器型光源や、多波長光源の波長安定性を確保するための波長管理装置や、一定の周波数間隔を有する多波長連続光を同時に供給可能な多波長光源等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平１０−９３１６４号公報
【特許文献２】特開２０００−４７２７８号公報
【特許文献３】特開２００５−７７５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以下の実施形態においては、OSNRを維持しつつ、多数の波長の連続光を生成することのできる多波長光源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
以下の実施形態の一側面による多波長光源は、入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする光周波数シフタと、複数の異なる周波数の光を該光周波数シフタに入力させる種光源発生部と、該光周波数シフタの出力を該光周波数シフタの入力側に周回させる周回路と、該光周波数シフタの出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、設定された周波数の光のみを透過させる光スペクトル成形器と、設定されたキャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔に基づいて、該種光源発生部の出力周波数、該種光源発生部の出力する各光の出力パワー、該光周波数シフタの該周波数幅、該光スペクトル成形器の減衰量を制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００２０】
以下の実施形態によれば、OSNRを維持しつつ、多数の波長の連続光を生成することのできる多波長光源が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の多波長光源の例を説明する図である。
【図２】OSNRの劣化について説明する図である。
【図３】多数の波長を通信に使う場合に、従来必要とされた構成について説明する図である。
【図４】本実施形態の構成を説明する図である。
【図５】図４の多波長光源の動作を説明する図である。
【図６】本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図７】本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャート（その２）である。
【図８】本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャート（その３）である。
【図９】本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャート（その４）である。
【図１０】本実施形態の多波長光源の出力端OSNR及び出力パワーの導出について説明する図である。
【図１１】本実施形態の第２の構成例を示す図（その１）である。
【図１２】本実施形態の第２の構成例を示す図（その２）である。
【図１３】本実施形態の第２の構成例を示す図（その３）である。
【図１４】本実施形態の第３の構成例を示す図である。
【図１５】本実施形態の第４の構成例を説明する図（その１）である。
【図１６】本実施形態の第４の構成例を説明する図（その２）である。
【図１７】本実施形態の第５の構成例を説明する図である。
【図１８】本実施形態の第６の構成例を説明する図である。
【図１９】本実施形態の第７の構成例を説明する図である。
【図２０】本実施形態の第８の構成例を説明する図である。
【図２１】本実施形態の第９の構成例を説明する図である。
【図２２】本実施形態の第１０の構成例を説明する図（その１）である。
【図２３】本実施形態の第１０の構成例を説明する図（その２）である。
【図２４】種光源発生部の構成例を示す図（その１）である。
【図２５】種光源発生部の構成例を示す図（その２）である。
【図２６】種光源発生部の構成例を示す図（その３）である。
【図２７】種光源発生部の構成例を示す図（その４）である。
【図２８】種光源発生部の構成例を示す図（その５）である。
【図２９】本実施形態の多波長光源を用いた光送信器の図である。
【図３０】本実施形態を適用した光通信システムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図４は、本実施形態の構成を説明する図である。
図４において、図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００２３】
本実施形態の多波長光源では、単一波長(周波数)の連続光を出力、もしくは、異なる波長(周波数)の連続光を複数出力する種光源発生部２０と、複数の周波数の連続光を生成する光周回部２１と、光周回部２１内に設けられ、周波数単位毎に光減衰量が設定可能な光スペクトル成形器２２と、ネットワーク制御装置から要求されたキャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に応じて、種光源発生部２０が発生する光の周波数, 光周波数シフタ１０の周波数シフト量、光スペクトル成形器２２の透過周波数及び減衰量を制御する信号生成制御部２３とを備える。
【００２４】
以上の構成により、所望のOSNRを満足しながら、キャリア数、キャリア配置、キャリア間隔を変えることができると共に、後述するように必要な多波長光源数を削減することが出来る多波長光源を構成することができる。
【００２５】
図５は、図４の多波長光源の動作を説明する図である。
図５において、図４と同じ構成要素には同じ参照符号を付す。
種光源発生部２０より光周波数ｆ０,ｆ３,ｆ８の光を出力する。なお、この種光源発生部２０からの連続光を種光と呼ぶ。光スペクトル成形器２２をｆ１,ｆ４-ｆ６,ｆ９-ｆ１０が透過するように設定することにより、光周波数ｆ１-ｆ２,ｆ４-ｆ７, ｆ９-ｆ１１ の多波長光を得ることができる。すなわち、光スペクトル生成器２２は、光周波数ｆ１、ｆ４-ｆ６、ｆ９-ｆ１０のみを透過させる。光周波数ｆ０の連続光が光周波数シフトされて光周波数ｆ１の連続光となり、これが、さらに光周波数シフトされて光周波数ｆ２の連続光となる。光周波数ｆ２は、光スペクトル成形器２２を透過できないので、光周波数ｆ３は出力されない。同様に、種光源発生部２０からの光周波数ｆ３の連続光からは、光周波数ｆ４−ｆ７の連続光が生成される。光周波数ｆ７の連続光が光スペクトル生成器２２を透過できないので、光周波数ｆ８は、出力されない。種光源発生部２０からの光周波数ｆ８の連続光からは、光周波数ｆ９−ｆ１１の連続光が生成される。光周波数ｆ１１の連続光は、光スペクトル生成器２２を透過できないので、これ以上の周波数の光は生成されない。
【００２６】
以上の構成によると、種光源発生部２０からの複数の光周波数の種光から多くの光周波数の連続光を生成しており、１つの光周波数の種光からは比較的数が少ない、周波数シフトされた連続光が生成される。したがって、１つの光周波数の連続光から多くの周波数シフトされた連続光を生成することにより生じる、光周回部２１の周回回数が多い連続光のOSNRが悪くなるということを避けることができる。
【００２７】
また、種光源発生部２０が１台で複数の光周波数の異なる連続光を出力するので、多くの光周波数の連続光を発生するのに、光源を多く用意する必要が無い。
なお、上記の例では、光周波数シフタ１０は、高周波側に光周波数をシフトする変調部構成を示したが、低周波側に光周波数をシフトする構成でも構わない。
【００２８】
高周波側に光周波数をシフトする場合には、発生させるキャリア群の一番低い周波数から周波数シフト量を引いた周波数の連続光を種光源発生部２０に発光させる。低周波数側にシフトする場合には、キャリア群の中で一番高い周波数に周波数シフト量を足した周波数の連続光を種光源発生部２０に発光させる。
【００２９】
光スペクトル成形器２２は、１：Ｎの光波長選択スイッチ、波長プロセッサ等で構成可能である(Ｎ：１以上の整数、 Ｎ＝９程度は現在製品化されている)。入力された光(多波長)を任意のポートへ出力できる光波長選択スイッチについては、以下の文献を参照されたい。
G. Baxter, et al., “Highly programmable Wavelength Selective Switch
based on Liquid Crystal on Silicon switching elements,” OFC2006, OTuF2, 2006
また、波長プロセッサについては以下の文献を参照されたい。
Y. Sakurai, et al., “LCOS-Based 4x4 Wavelength Cross-Connect Switch For Flexible Channel Management in ROADMs,” OFC2011, OTuM4, 2011
また、光周波数シフタ／光ＳＳＢ変調器については、以下の文献を参照されたい。
M. Izutsu, S. Shikama, and T. Sueta, “Integrated optical SSB modulator/frequency shifter,” IEEE J. Quantum Electron., vol. QE-17, pp.2225-2227, Nov. 1981
B. Desormiere, C. Maerfeld, and J. Desbois, “An integrated optic frequency translator for microwave lightwave systems,” J. Lightwave Technol., vol. 8, pp. 506-513, Apr. 1990.
K. Shibuya, S. Hisatake, and T. Kobayashi, “10-GHz-Order High-Efficiency Electrooptic Frequency Shifter Using Slant-Periodic Domain Inversion,” Photon. Technol. Lett, vol. 16, pp. 1939-1941, Aug. 2004.
【００３０】
図６〜図９は、本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャートである。
図６は、光増幅器の出力を徐々に立ち上げる場合の制御フローチャートである。
まず、ステップＳ１０において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）から、キャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ１１において、信号生成制御部が、受信した情報に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、種光の波長等を設定する。ステップＳ１２において、種光を光周回部に入力し、ステップＳ１３において、光周回部内の光増幅器の出力を徐々に増加させ、決められた出力値で停止させる。ここで、ステップＳ１３の光増幅器の出力を徐々に増加させるのは、急に強い光強度の連続光が出力されると、本実施形態の多波長光源に接続される、後段の装置において高強度のサージが発生し、装置を故障させてしまう可能性があるからである。
【００３１】
ステップＳ１２において、本実施形態の場合、種光源発生部が発生する種光の数は、キャリア群の数と同じになる。本実施形態におけるキャリア群とはキャリアの集まりのことで、生成すべきキャリアのうち、高周波側および低周波側にキャリア周波数間隔が、図５で周波数ｆを横軸としてΔｆを間隔とする目盛りを持つ光周波数グリッド上において二つ以上離れている場合に、隣り合った周波数を持つキャリアを一つの群として見なす。ただし、最も低周波数のキャリアを含む場合には、光周波数グリッド上において、高周波側のみにキャリア周波数間隔で二つ以上と離れている場合に一つの群と見なす。また、最も高周波数のキャリアを含む場合には低周波側のみにキャリア周波数間隔で二つ以上離れている場合に一つの群と見なす。
【００３２】
光周波数シフタが高周波側にΔｆｈｉｇｈだけ光周波数シフトする場合、それぞれのキャリア群の中で最も低いキャリア周波数からΔｆｈｉｇｈだけ引いた光周波数を、それぞれのキャリア群の種光の周波数とする。また、光スペクトル成形器は、それぞれのキャリア群の最も高い周波数は透過しないように設定するが、それら以外の生成すべきキャリア周波数は透過するように設定する。
【００３３】
光周波数シフタが低周波数側にΔｆｌｏｗだけ光周波数シフトする場合、それぞれのキャリア群の中で最も高いキャリア周波数にΔｆｌｏｗだけ足した光周波数を、それぞれのキャリア群の種光の周波数とする。また、光スペクトル成形器は、それぞれのキャリア群の最も低い周波数は透過しないように設定するが、それら以外の生成すべきキャリア周波数は透過するように設定する。
【００３４】
図７は、種光の出力パワーを徐々に立ち上げる場合の処理のフローチャートである。
ステップＳ１５において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）からキャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ１６において、信号生成制御部が、受信した情報に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、それらの波長を設定する。ステップＳ１７において、光周回部内の光増幅器を予め設定された設定値の利得で動作させる。ステップＳ１８において、種光の出力パワーを徐々に増加させ、予め設定された設定値で停止する。ここでも、本実施形態の多波長光源の後段の装置内でサージが発生しないように、種光の出力パワーを徐々に増加させる。
【００３５】
図８は、光増幅器の出力を徐々に立ち上げる場合の別の処理のフローチャートである。
ステップＳ２０において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）からキャリア数、キャリア周波数位置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ２１において、信号生成制御部は、受信した情報に基づいて、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、それらの波長を設定する。ステップＳ２２において、信号生成制御部は、受信した情報、及び、後述の式（２６）、（２７）に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量を設定する。ステップＳ２３において、種光を光周回部に入力し、ステップＳ２４において、光周回部内の光増幅器の出力を徐々に増加させ、決められた出力値で停止させる。ここでも、光増幅器の出力を徐々に増加させ、後段の装置におけるサージの発生を防止する。
【００３６】
ステップＳ２２においては、光スペクトル成形器の透過帯域設定に追加して、後述の式(２６), (２７)を満たすように、光スペクトル成形器の減衰量を設定することにより出力パワーを一定にすることができる。
【００３７】
図９は、種光の出力パワーを徐々に立ち上げる場合の別の処理のフローチャートである。
ステップＳ３０において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）からキャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ３１において、信号生成制御部は、受信した情報に基づいて、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、それらの波長を設定する。ステップＳ３２において、受信した情報、及び、後述の式（２６）、（２７）に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量を設定する。ステップＳ３３において、光周回部内の光増幅器を設定値で動作させ、ステップＳ３４において、種光の出力パワーを徐々に増加させ、設定値で停止する。ここでも、後段の装置においてサージが起こらないように、種光の出力パワーを徐々に増加する。
【００３８】
図１０は、本実施形態の多波長光源の出力端OSNR及び出力パワーの導出について説明する図である。
ここでは、図８、９の式（２６）、（２７）を導出する。図１０は、Ｐｉｎ１＿ｆｘ、Ｐｉｎ２＿ｆｘ、Ｐ０が、多波長光源内のどの部分の光強度であるか、及び、どの部分の光カプラ１、２の損失であるかを示している。
【００３９】
光周波数ｆ０、光パワーＰ０の種光を光周回部に入力する。理想的な光周波数シフタを仮定する。ここでは、光周波数シフタは、入力された光の周波数をΔfだけ高周波側にシフトさせるとする。このとき、光周波数シフタを１回通過した周波数ｆ１(=ｆ０ + Δｆ)の光信号のOSNR (FinalOSNR１)、および、出力パワー Ｐｆ１は、以下の式で与えられる。
ＦｉｎａｌＯＳＮＲ１＝ＯＳＮＲＬＯＯＰ１＝Ｐ０α１／（ＮＦ（ｆ１）１ｈｆ１Δｆ）・（１）
Ｐｆ１＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）α２・・・（２）
【００４０】
次に、1回だけ周回し、2回光周波数シフタ（光SSB変調器）を通過した周波数ｆ２(=ｆ１+Δｆ)の光信号のOSNRおよび出力パワーＰｆ２は、以下の式で与えられる。
ＦｉｎａｌＯＳＮＲ２＝（ＯＳＮＲＬＯＯＰ１−１＋ＯＳＮＲＬＯＯＰ２−１）−１・・・（３）
Ｐｆ２＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）１α３ＡＴＴｆ１Ｇ（ｆ１）２α４Ｇ（ｆ２）１α２・・・（４）
ここでOSNRＬＯＯＰ１は以下の式で表される。
ＯＳＮＲＬＯＯＰ１＝（（Ｐｉｎ１＿ｆ２／（ＮＦ（ｆ２）１ｈｆ２Δｆ））−１＋
（Ｐｉｎ２＿ｆ１／（ＮＦ（ｆ１）２ｈｆ１Δｆ））−１）−１・・・（５）
ここで、
Ｐｉｎ２＿ｆ１＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）１α３ＡＴＴｆ１・・・（６）：周波数ｆ１を持った光の光増幅器２への入力パワー
Ｐｉｎ１＿ｆ２＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）１α３ＡＴＴｆ１Ｇ（ｆ１）２α４・・・（７）：周波数ｆ２を持った光の光増幅器１への入力パワー
ＮＦ（ｆ）ｋ：光増幅器ｋの周波数ｆにおける雑音指数
ｈ：プランク定数
Δｆ：測定帯域幅
Ｇ（ｆｊ）ｋ：光増幅器ｋの周波数ｆｊにおける利得
ＡＴＴｆｊ：光スペクトル成形器の周波数ｆｊにおける減衰量
α１：光カプラ１（図１０の（２）−＞（１）の方向）の損失＋光SSB変調器挿入損失＋変調損失
α２：光カプラ２（図１０の（１）−＞（２）の方向）の損失
α３：光カプラ２（図１０の（１）−＞（３）の方向）の損失
α４：光カプラ１（図１０の（３）−＞（１）の方向）の損失＋光SSB変調器挿入損失＋変調損失
である。
【００４１】
よって、光周波数ｆ１の光信号のOSNRと、光周波数ｆ２, ｆ３, …の光信号のOSNRおよび出力パワーは以下のようになる。
・光周波数ｆ１
ＦｉｎａｌＯＳＮＲ１＝ＯＳＮＲＬＯＯＰ１＝Ｐ０α１／（ＮＦ（ｆ１）１ｈｆ１Δｆ）・・（8）
Ｐｆ１＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）１α２・・・（9）
・光周波数 ｆ２, ｆ３, ｆ４ …
【数１】
【００４２】
なお、上式中のパラメータは以下の通りである。
【数２】
【００４３】
中心周波数がｆＮの光の光増幅器１への入力パワーは
【数３】
となる。また、中心周波数がｆＮの光の光増幅器２への入力パワーは、
【数４】
【００４４】
中心周波数がｆＮの光の光周回部出力パワーは、
ＰｆＮ＝Ｇ（ｆＮ）１α２Ｐｉｎ１＿ｆＮ Ｎ＝１，２，３・・・ ・・・（２４）
多波長光源で生成される各波長光の出力パワーが一定となる条件は、式 (9), (11)より
【数５】
【００４５】
式(２５)は、以下のようにまとめることができる。
【数６】
【００４６】
以上の式（２６）、（２７）を満たすように、Ｐ０、Ｇ（ｆｘ）、ＡＴＴｆｘの値を求め、これにしたがって、種光源発生部の出力パワー、光増幅器の利得、光スペクトル成形器の減衰量を制御することにより、出力パワーが複数の周波数にわたって一定な多波長の種光を得ることができる。
【００４７】
図１１〜図１３は、本実施形態の第２の構成例を示す図である。
図１１において、図４と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００４８】
周波数同期可能な種光源発生部(図１３参照)２０ａより光周波数ｆ０,ｆ５の連続光を出力する。光スペクトル成形器２２を、光周波数ｆ１-ｆ４,ｆ６-ｆ９が透過できるように設定することにより、光周波数が同期した、周波数ｆ１-ｆ１０ の多波長光を得ることができる。光周波数が異なる連続光を生成する種光源発生部として、各周波数の種光が周波数同期していないものを使用する場合には、各周波数の種光に周波数同期した周回光を生成することは出来るが、周波数の異なる種光から生成された周回光同士は周波数同期しないものとなる。一方、種光源発生部２０ａが複数の周波数の種光を出力する際、種光の各周波数の連続光が互いに周波数同期していると、光周回部２１で生成されるその他の周波数の光は、種光に周波数同期して生成されるので、すべての周波数の光についても周波数同期された光が得られる。
【００４９】
図１２は、図１１の構成において、横軸を生成キャリア数、縦軸を各キャリアのOSNRとして、OSNR特性を従来技術と本構成例について示したグラフである。従来の技術では、生成キャリア数が８のときに、OSNRが４０ｄＢとなっているが、本構成例の場合、生成キャリア数が１０のとき、OSNRが同程度となっている。したがって、本構成例を用いた場合の方が、多くの周波数同期したキャリアを生成することが出来ることが分かる。
【００５０】
図１３は、周波数同期した複数の種光を発生する種光源発生部の構成例を示す図である。
光源３０は、周波数グリッド上で、発生したい周波数ｆ５に対し、周波数ｆ０から見てｆ５−ｆ０＝Δｆｓだけ周波数が低い周波数ｆ−５の光を光周回部３７に入力する。光周回部３７は、図１１の光周回部２１と同様な構成となっており、光カプラ３１、３４、光周波数シフタ３２、光増幅器３３、３６、光スペクトル成形器３５からなっている。光周波数シフタ３２でΔｆｓ(=ｆ０-ｆ−５)の光周波数シフトを発生させる。光スペクトル成形器３５ではｆ０のみを透過させるように設定する。以上により、出力として、周波数同期した周波数ｆ０とｆ５の種光が生成される。光源３０の発生周波数、光スペクトル成形器３５の透過周波数、光周波数シフタの周波数シフト量は、信号生成制御部からの信号によって制御される。
【００５１】
図１４は、本実施形態の第３の構成例を示す図である。
図１４において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００５２】
図１１の構成例と同様に、周波数同期可能な種光源発生部２０ａより光周波数ｆ０、ｆ５の光を出力する。光スペクトル成形器２２が光周波数ｆ１-ｆ３、ｆ６-ｆ８を透過するように設定することにより、光周波数が同期した、光周波数ｆ１-ｆ４、ｆ６-ｆ９ の多波長光を得ることができる。図１１の構成例では、光周波数ｆ１−ｆ１０の光を発生したが、本構成例では、光周波数ｆ５、ｆ１０を発生しない。これらの光周波数の光を発生しないことにより、周波数が隣り合ったキャリア群を２つ作り、その間にガードバンドを設けたものとなる。例えば、光周波数ｆ１-ｆ４、と光周波数ｆ６-ｆ９の光で、適用される信号光の変調方式が異なる場合、これらのキャリア群同士で干渉が起こり、信号劣化が起こってしまう。したがって、このような場合、変調方式の異なるキャリア群の間には、信号光の無い光周波数すなわち、ガードバンドを設けるようにする。
【００５３】
図１４の構成例によれば、このようなガードバンドを設ける操作も、光スペクトル生成器２２の透過帯域を制御することによって行なうことができる。しかも、種光源発生部２０ａは、２つのキャリア群を生成するための、２つの周波数の光を周波数同期させて生成するので、２つのキャリア群同士は、やはり周波数同期することになる。
【００５４】
図１５及び図１６は、本実施形態の第４の構成例を説明する図である。
図１５において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００５５】
光周回部２１の出力光を光カプラ４０で分岐し、光分波器４１で各キャリアを分波する。そして、パワーモニタ４２−１〜４２−９で各発生キャリアのパワーをモニタする。モニタされた各キャリアのパワーは、出力パワー情報収集部４３において、各周波数のパワーに関する情報として集められ、各周波数の光のパワーが平坦になるようなスペクトル成形器２２の減衰量を算出する。算出した結果を信号生成制御部２３に通知し、信号生成制御部２３から光スペクトル成形器２２に各周波数の減衰量を設定する指示を行い、各周波数の光のパワーが平坦になるようにする。
【００５６】
これにより、光周波数シフタ１０における残留成分の発生、光増幅器利得の波長依存性等、各コンポーネントの不完全から生じる出力光のパワー不均一性を改善することができる。
【００５７】
光スペクトル生成器２２の減衰量の算出は、例えば、以下のようにして行なう。
すなわち、モニタした複数の生成キャリアのトータルパワーをもとめ、その値を生成したキャリアの総数で割り、ターゲットパワー(Ｐｔａｒｇｅｔ)とする。
【数７】
各キャリアのパワーモニタ値ＰＭＯＮ＿ｋとＰｔａｒｇｅｔとの差分をΔＡＴＴとする。以下の式に示されるように、現在の減衰量 ＡＴＴｎｏｗ＿ｋにΔＡＴＴを足したものを更新値ＡＴＴｎｅｘｔ＿ｋとして、光スペクトル成形器２２の減衰量を制御する。
ΔＡＴＴｋ［ｄＢ］＝ＰＭＯＮ＿ｋ［ｄＢ］−Ｐｔａｒｇｅｔ［ｄＢ］
ＡＴＴｎｅｘｔ＿ｋ［ｄＢ］＝ＡＴＴｎｏｗ＿ｋ［ｄＢ］＋ΔＡＴＴｋ［ｄＢ］
ΔＡＴＴｋ：Ｐｔａｒｇｅｔと各キャリアのパワーモニタ値ＰＭＯＮ＿ｋとの差分ターゲットパワー
ＡＴＴｎｏｗ＿ｋ：周波数ｋにおける減衰量の現在値
ＡＴＴｎｅｘｔ＿ｋ：周波数ｋにおける減衰量の更新値
【００５８】
図１６は、図１５の構成例における動作を示すフローチャートである。
ステップＳ４０において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）からキャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ４１において、信号生成制御部は、受信した情報に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、それらの波長を設定する。ステップＳ４２において、種光を光周回部に入力する。ステップＳ４３において、光周回部内の光増幅器の出力を徐々に増加させ、決められた出力値で停止させる。
【００５９】
ステップＳ４４において、周波数ごとに出力パワーをモニタする。ステップＳ４５において、ΔＡＴＴｋを出力パワー情報収集部で演算する。ステップＳ４６において、ΔＡＴＴｋが設定値以下か否かを判断する。これは、減衰量が余り変わらない場合には、処理をスキップするための判断である。設定値は、各周波数の光のパワーの偏差が許容範囲内にあるか否かを判断するものであり、設計者が経験的に、実験などを行なって決定する。ステップＳ４６の判断がＹｅｓの場合には、処理を終了する。ステップＳ４６の判断がＮｏの場合には、ステップＳ４７に進み、出力パワー情報収集部が信号生成制御部に新たな減衰量ＡＴＴｎｅｘｔ＿ｋを通知する。ステップＳ４８において、信号生成制御部から光スペクトル生成器に新たな減衰量を設定し、ステップＳ４４に戻る。
【００６０】
図１７は、本実施形態の第５の構成例を説明する図である。
図１７において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６１】
種光源発生部２０の出力を周波数選択スイッチ５０に接続する。そして、信号生成制御部２３からの信号に従い周波数選択スイッチ５０を切り替えて、複数の光周回部２１−１〜２１−３に異なる周波数の光を分配する。光周回部２１−１の光周波数シフタ１０は、周波数間隔Δｆａで複数の周波数の光を生成する。光周回部２１−２の光周波数シフタ１０は、周波数間隔Δｆｂで、光周回部２１−３の光周波数シフタ１０は、周波数間隔Δｆｃで複数の周波数の光を生成する。
【００６２】
このように、異なる周波数間隔で多波長光を発生させる場合に、従来では、複数の光源が必要であったが、本構成例では、種光源発生部が１つで、異なるキャリア周波数間隔での多波長光発生が可能となる。
【００６３】
図１８は、本実施形態の第６の構成例を説明する図である。
図１８においては、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６４】
種光源発生部２０は、光周波数ｆ０の光のみを光周回部２１ａに出力する。多出力ポート光スペクトル成形器５５、および、多入力ポート光スペクトル成形器５６のポート１は周波数ｆ１,ｆ３,ｆ５,ｆ７の光のみを透過させ、ポート２は、周波数ｆ２,ｆ４,ｆ６の光のみを透過させるように設定されている。ポート１, ２には、それぞれ光増幅器５７−１、５７−２が接続されている。図１８の例では、種光は１波長のみだが、二つ以上の種光を光周回部２１ａに入力させるようにしても良い。
【００６５】
以上の構成によれば、光増幅器５７−１、５７−２それぞれに入力される光の数が減少する。したがって、光増幅器５７−１、５７−２それぞれへの総入力パワーを半分にすることができ、光増幅器が増幅しなければならないパワーの幅に余裕が出来る。光増幅器に入力される光パワーが大きいと、増幅した場合、光パワーが飽和してしまい、相対的にノイズのレベルが大きくなってしまう。したがって、光増幅器への入力パワーを減少させることにより、相対的なノイズのレベルを減少させ、信号品質を改善させることができる。
【００６６】
なお、上記構成例では、光の周波数を偶数番と奇数番の周波数のグループに分けているが、必ずしもその必要はなく、１つの光増幅器への入力パワーが減少するようになれば、どのようなわけ方でも良い。また、上記構成例では、複数の周波数の光を２つに分けたが、３つ以上に分けてもよい。この場合、１つの光増幅器への入力パワーがより減少するので、より信号品質を改善するのに有効である。
【００６７】
図１９は、本実施形態の第７の構成例を説明する図である。
図１９において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６８】
種光源発生部は、光周波数ｆ０の光を発振するＬＤ６０−１と光周波数ｆ５の光を発振するＬＤ６０−２とからなり、これらからの光を光合波器６１で合波して、光周回部２１に入力させる。光周回部２１は、周波数ｆ１-ｆ３、ｆ６-ｆ８の光を発生するとする。光周回部２１の出力を光カプラ６２で分波し、光フィルタ６３で光周波数ｆ３の光のみを抽出する。抽出された光周波数ｆ３の光を位相同期部６４に入力させ、光周波数ｆ３とｆ５の位相同期を施す。これにより、光周波数ｆ１-ｆ３ とｆ６-ｆ８の間で周波数同期、位相同期を実現することができる。
【００６９】
すなわち、光周波数ｆ３の光は、種光である光周波数ｆ０の光から光周回部２１で生成されたものであるので、光周波数ｆ０の光と光周波数ｆ１-ｆ３の光は、周波数同期、位相同期している。また、光周波数ｆ６-ｆ８の光は、同様に、光周波数ｆ５の光に、周波数同期、位相同期している。したがって、光周波数ｆ３の光と光周波数ｆ５の光を位相同期させることにより、光周波数ｆ１-ｆ３の光と光周波数ｆ６-ｆ８の光を、周波数同期、位相同期させることが出来る。ここでは、光周波数ｆ３とｆ５の光の位相同期を取るとしたが、光周波数ｆ３の代わりに光周波数ｆ０-ｆ２のいずれかを使ってもよく、また、光周波数ｆ５の代わりに光周波数ｆ６-ｆ８のいずれを使っても良い。 位相同期方法としては、注入同期法を用いる方法、あるいは、光位相同期回路を用いる方法等が考えられる。
【００７０】
注入同期法については、以下の文献を参照されたい。注入同期法においては、Master laserから出力された中心周波数fiの光を種光としてSlave laserが発振し、種光と位相同期した光出力を得る。周波数シフト量Δfは種光とSlave laserの様々なパラメータによって変わる。
・栖原 敏明, “半導体レーザーの基礎”, 共立出版株式会社, pp. 230-233.
・S. Kobayashi and T. Kimura, “Injection Locking in AIGaAs Semiconductor Laser,” IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 681 (1981).
【００７１】
光位相同期回路を用いた方法については、以下の文献を参照されたい。
光位相同期回路を用いる方法では、Master laserとSlave laserの周波数差および位相差信号とローカルオシレータの周波数および位相差比較を行い、その差が０になるようにフィードバックをかける。
・M.Prevedelli, T.Freegarde and T.W.H¨ansch，“Phase Locking of grating-tuned diode lasers”，Appl. Phys. B. 60, S241 (1995)
【００７２】
図２０は、本実施形態の第８の構成例を説明する図である。
図２０において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００７３】
図２０の構成例では、光周回部２１内の光スペクトル成形器２２の減衰量を、光周波数が高くなるにつれ小さくすることによって、周回数が多い周波数側の信号光の品質改善を実現する。種光源発生部２０から周波数ｆ０の光が出力され、光周回部２１で、周波数ｆ１-ｆ８の光が発生されるとする。光が光周回部２１内を周回するごとに、周波数ｆ１から周波数ｆ８が順次発生される。しかし、光が光周回部２１内部を周回すると、光周波数シフタ１０、光スペクトル成形器２２、光増幅器１１、１２を何回も通過することになるので、周回数が多くなると、それだけノイズを多く含むようになってしまう。その場合、蓄積するノイズに合わせて光の強度を大きく保ってやると、ノイズに対する光の強度の比が高く維持され、信号光のOSNRを均一化することが出来る。そこで、本構成例では、光スペクトル成形器２２において、周回数の少ない光は減衰量を多くし、周回数が多くなるにつれ、減衰量を少なくするようにする。
【００７４】
図２１は、本実施形態の第９の構成例を説明する図である。
図２１において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００７５】
図２０の構成に加えて、光周回部２１の出力に光スペクトル成形器７０を挿入して各キャリアのパワーが均一になるように調節する。図２０の場合には、光スペクトル成形器２２で、周回数の少ない周波数の減衰量を大きくし、周回数が多くなるにつれ、減衰量を少なくしていた。この場合、信号光の強度が周回数の少ない周波数は小さく、周回数が多くなるにつれ、光強度が大きくなる。すなわち、周波数ごとに光強度が異なってしまい、スペクトルの形状が、斜めになっている。OSNRはこれにより改善するが、光強度が異なることにより、本実施形態の多波長光源の後段の装置において周波数ごとに光再生処理や増幅処理をする場合に周波数ごとに不均一が生じてしまう。そこで、本構成例では、光周回部２１の出力に光スペクトル成形器７０を設け、全ての周波数の光強度がほぼ均一になるように、周波数ごとの減衰量を調整する。ノイズは光周回部２１で信号光にのるので、光周回部２１の出力で光強度を調整すれば、ノイズがのった後、ノイズごと信号光の光強度を調整することが出来る。これにより、周波数ごとのOSNRを維持したまま、光強度を均一に調整することが出来る。
【００７６】
図２２及び図２３は、本実施形態の第１０の構成例を説明する図である。
図２２において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００７７】
種光源発生部２０ａより光周波数ｆ３,ｆ８の光を出力する。光周回部２１ｂには、１入力２出力光スペクトル成形器７５が設けられる。１入力２出力光スペクトル成形器７５の出力ポート１側には光周波数ｆ３-ｆ６,ｆ９-ｆ１０が出力され、出力ポート２側には光周波数ｆ２-ｆ３が出力されるように設定する。光周波数シフタ１０−１は+Δｆの周波数シフトを,光周波数シフタ１０−２は-Δｆの周波数シフトを発生させる。このように、負の周波数シフトを発生させるには、光周波数シフタを構成する光SSB変調器への駆動信号として、周波数Δｆの信号のほか、この信号を−π／２だけ移相した信号を入力するようにする。以上の構成により、２つの種光で、光周波数ｆ１-ｆ２,ｆ４-ｆ７,ｆ９-ｆ１１ の３つのキャリア群に相当する多波長光を得ることができる。
【００７８】
正の周波数シフトのみで３つのキャリア群に相当する多波長光を得るためには、３つの周波数の種光が必要だが、本構成例では、種光として２つの周波数の光で十分となる。このように、負の周波数シフトを用いることにより、種光の個数を削減することが可能となる。
【００７９】
図２３は、図２２で用いられる１入力２出力光スペクトル成形器の構成例を説明する図である。
図２２の場合、１入力２出力光スペクトル成形器は、周波数ｆ３の光を出力ポート１, ２のどちらにも出力する必要がある。そのため、３ポート出力の光スペクトル成形器８０のポート２から周波数ｆ３の光を出力するようにし、これを光分波器８２で分波し、光合波器８１、８３に入力するようにする。
【００８０】
すなわち、光スペクトル成形器８０の出力ポート１−３の透過周波数を以下のように設定にする。
ポート１: ｆ４-ｆ６, ｆ９-ｆ１０
ポート２: ｆ３
ポート３: ｆ２
そして、光合波器８１で、周波数ｆ３-ｆ６、ｆ９-ｆ１０の光を合波して、出力ポート１に出力し、光合波器８３で、周波数ｆ２、ｆ３の光を合波して、出力ポート２に出力するようにする。
【００８１】
図２４〜図２８は、種光源発生部の構成例を示す図である。
図２４では、種光源発生部は、複数の波長(周波数)固定の光源ＬＤ０-ＬＤＮ、および、光合波器８５からなり、信号生成制御部からの情報を元に光源ＬＤ０-ＬＤＮをON/OFFしたり、出力パワーの制御を行なう。
【００８２】
図２５では、種光源発生部は、複数の波長(周波数)固定の光源ＬＤ０-ＬＤＭ、光減衰器８６−１〜８６−Ｍ＋１、光合波器８７からなり、光源ＬＤ０-ＬＤＭの出力に光減衰器８６−１〜８６−Ｍ＋１をそれぞれ配置する。そして、信号生成制御部からの制御信号に基づいて光減衰器８６−１〜８６−Ｍ＋１の減衰量を制御し、出力パワー制御を行ったり、出力光のON/OFFを行う。
【００８３】
図２６では、種光源発生部は、一つ以上の波長(周波数)可変光源ＬＤ１-ＬＤＫおよび光合波器９０からなり、信号生成制御部からの情報を元に光源ＬＤ１-ＬＤＫのON/OFF、波長（周波数）設定を行い、出力パワーの制御を行う。
【００８４】
図２７では、種光源発生部は、複数の波長(周波数)可変の光源ＬＤ１-ＬＤＫ、光減衰器９１−１〜９１−Ｋ、光合波器９２からなり、波長可変光源ＬＤ１-ＬＤＫの出力に光減衰器９１−１〜９１−Ｋを配置する。信号生成制御部からの制御信号により、光減衰器９１−１〜９１−Ｋの減衰量を制御し、周波数ごとに出力パワー制御を行ったり、光減衰器９１−１〜９１−Ｋを用いて、出力光のON/OFFを行う。
【００８５】
図２８では、種光源発生部は、図１３の多波長光源（ただし、ＬＤ３０の出力をｆ０のみとする）と光スペクトル成形器９５からなり、信号生成制御部からの情報を元に多波長光（ｆ１-ｆ８）を生成し、光周回部３７の出力にある光スペクトル成形器９５を用いて、必要な種光（例えば、ｆ１、ｆ８）を出力するようにすることができる。図２８の構成により、周波数同期した複数の種光を得ることができる。
【００８６】
図２９は、本実施形態の多波長光源を用いた光送信器の図である。
本実施形態の多波長光源１００を用いた光送信器では、多波長光源１００から出力される多波長光を、分波器１０４で、各波長の光に分波し、各波長ごとに設けられた変調器１０１−１〜１０１−ｎで変調する。変調器１０１−１〜１０１−ｎからの信号光は、各波長ごとに設けられる光減衰器１０２−１〜１０２−ｎにおいて、光強度が調整され、合波器１０３において合波されて、波長多重光として、出力される。
【００８７】
図３０は、本実施形態を適用した光通信システムの図である。
本実施形態の多波長光源を用いた光送信器１０５から送信された光信号は、中継器１０６において、３Ｒ処理されて、転送される。アド・ドロップ装置１０７では、所定の波長の信号光が、送受信器１１０にドロップされると共に、送受信器１１０からの所定の波長の信号光が中継器１０６からの信号光とアドされる。アド・ドロップ装置１０７からの出力は、中継器１０８を介して、受信器１０９によって受信される。
【００８８】
上記実施形態のほかに、以下の付記を開示する。
（付記１）
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする光周波数シフタと、
複数の異なる周波数の光を該光周波数シフタに入力させる種光源発生部と、
該光周波数シフタの出力を該光周波数シフタの入力側に周回させる周回路と、
該光周波数シフタの出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、光スペクトル成形器と、
キャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の少なくとも一つに基づいて、該種光源発生部の出力周波数と、該光スペクトル成形器の減衰量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする多波長光源。
（付記２）
前記制御部は、種光源発生部からの光の出力パワーを制御することを特徴とする付記１に記載の多波長光源。
（付記３）
前記制御部は、光周波数シフタの前記周波数幅を制御することを特徴とする付記１に記載の多波長光源。
（付記４）
キャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の少なくとも一つに基づいて、更に前記種光源発生部の出力する各光の出力パワーまたは前記光周波数シフタの周波数幅を制御することを特徴とする付記１に記載の多波長光源。
（付記５）
前記種光源発生部は、複数の異なる周波数の光を出力し、該複数の異なる周波数の光は、互いに周波数同期していることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記６）
前記多波長光源は、出力する複数の周波数の光が互いに周波数同期していることを特徴とする付記５に記載の多波長光源。
（付記７）
前記光スペクトル成形器は、種光との周波数差の絶対値が大きくなるに伴い減衰量が大きくなることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記８）
前記光周波数シフタからの出力光を入力とするように、第２の光スペクトル成形器が設けられ、
該第２の光スペクトル成形器は、複数の周波数の光のパワーが略均一になるように、各周波数の光の減衰量を制御することを特徴とする付記７に記載の多波長光源。
（付記９）
前記光スペクトル成形器は、前記周回路に設けられ、前記光周波数シフタの出力を入力とし、出力を該光周波数シフタへの入力とすることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１０）
前記周波数シフタからの出力光を入力とする位置に、各周波数の光のパワーを検出するパワーモニタを備え、
前記制御部は、該パワーモニタにおいて検出された各周波数の光のパワーに基づいて、各周波数のパワーが略均一となるように、前記光スペクトル減衰器の減衰量を制御することを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１１）
複数の周波数の光を出力する種光源発生部と、
該光源の出力を各周波数の光に分波する周波数選択スイッチと、
付記１の光周波数シフタ、光スペクトル成形器及び周回路からなる、該周波数選択スイッチからの光を受信する複数のユニットとを備え、
該複数のユニットのそれぞれの光周波数シフタは、互いに異なる周波数幅で入力光の周波数をシフトすることを特徴とする多波長光源。
（付記１２）
前記種光源発生部は、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする第２の光周波数シフタと、
単一の周波数の光を該第２の光周波数シフタに入力させる光源と、
該第２の光周波数シフタの出力を該第２の光周波数シフタの入力側に周回する第２の周回路と、
該第２の光周波数シフタが出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、設定された周波数の光のみを透過させる、該第２の周回路に設けられた第２の光スペクトル成形器と、
を備え、
周波数同期した複数の周波数の光を発生することを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１３）
前記周回路を伝搬する複数の周波数の光を複数のグループに分割し、各グループの光について光増幅器と光スペクトル成形器を設けることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１４）
前記種光源発生部は、異なる周波数の光を出力する複数のレーザダイオードを含み、
該複数のレーザダイオード間について、発振光の位相同期が取られることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１５）
前記光周波数シフタは、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけ高周波数にシフトする第１の光周波数シフトユニットと、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけ低周波数にシフトする第２の光周波数シフトユニットと、
を備え、
前記光スペクトル成形器は、各周波数の光の減衰量を調整すると共に、各周波数の光を該第１の光周波数シフトユニットと、該第２の光周波数ユニットに振り分けることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１６）
前記種光源発生部は、
異なる周波数の光を出力する複数のレーザダイオードと、
該複数のレーザダイオードから出力される光を合波する光合波器と、
を備えることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１７）
前記複数のレーザダイオードには、それぞれ光減衰器が設けられることを特徴とする付記１６に記載の多波長光源。
（付記１８）
前記レーザダイオードは、出力周波数が可変であることを特徴とする付記１６または１７に記載の多波長光源。
（付記１９）
付記１に記載の波長光源を備えた光送信器。
（付記２０）
付記１７に記載の光送信器を備えた光通信システム。
【符号の説明】
【００８９】
１０、３２、１０−１、１０−２ 光SSB変調装置（光周波数シフタ）
１１、１２、３３、３６、５７−１、５７−２、１１−１、１１−２、１２−１、１２−２ 光増幅器
１３、６３ 光フィルタ
１４、１６、３１、３４、４０、６２ 光カプラ
１５、３０、６０−１、６０−２ 光源（ＬＤ）
２０、２０ａ 種光源発生部
２１、２１−１〜２１−３、２１ａ、２１ｂ、３７ 光周回部
２２、３５、７０、８０、９５ 光スペクトル生成器
２３ 信号生成制御部
４１、８２ 光分波器
４２−１〜４２−９ パワーモニタ
４３ 出力パワー情報収集部
５０ 周波数選択スイッチ
５５ 多出力ポート光スペクトル成形器
５６ 多入力ポート光スペクトル成形器
６１、８１、８３ 光合波器
６４ 位相同期部
７５ １入力２出力光スペクトル成形器
８５、８７、９０、９２ 光合波器
８６−１〜８６−Ｍ＋１、９１−１〜９１−Ｋ＋１ 光減衰器
【技術分野】
【０００１】
以下の実施形態は、複数の波長の信号光を生成する多波長光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットや携帯電話の普及による通信容量の増大にともない、幹線系光通信システムの大容量化が必要とされており、１波長当たりの通信容量が４０Ｇｂｉｔ／ｓまたは１００Ｇｂｉｔ／ｓを超える光送受信器の研究開発が行われている。
【０００３】
しかし、１波長当たりの伝送容量を大きくすると、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio）の低下や、伝送路の波長分散、偏波モード分散、非線形効果等による波形歪みのため、伝送信号の品質劣化が大きくなる。
【０００４】
このため、４０Ｇｂｉｔ／ｓを超える光通信システムでは、ＯＳＮＲ耐力及び伝送路の波形歪み耐力があるデジタルコヒーレント受信方式が注目されている。
従来の受信方式では、光強度のＯＮ／ＯＦＦを２値信号に割り当てて直接検波する（ＯＯＫ；On-Off Keying）。これに対して、デジタルコヒーレント受信方式では、光強度と位相情報をコヒーレント受信システムにより抽出し、抽出された光強度と位相の情報をアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）により量子化することで、デジタル信号処理回路にて復調を行う。
【０００５】
デジタルコヒーレント受信方式は、コヒーレント受信方式によるＯＳＮＲ耐力の改善と、デジタル信号処理回路による波形歪みの補償が可能なため、1波長当たりの通信容量が大きい場合でも伝送信号の品質劣化を抑圧することができる。また、デジタル信号処理回路により波形歪みの補償が可能となるため、ネットワークの構成変更などによる経路変更にも比較的柔軟に対応することが可能となる。
【０００６】
さらに、デジタルコヒーレント受信方式は、１シンボルで多ビットの情報を送信可能な変調方式と組み合わせ、周波数効率の高い伝送システムを構築することができる。このような変調方式としては、QPSK(４値位相変調方式)、8PSK、16QAM、256QAMなどのように位相情報や強度情報を多値化する多値変調方式や、直交する偏波に異なる情報を多重する偏波多重方式、１波長グリッド内に高密度多重された複数の周波数（サブキャリア）に異なる情報を多重するマルチキャリア多重方式等が知られている。特に、マルチキャリア多重方式の中でも、直交周波数分割多重 (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 方式が将来の光通信方式として有力視されている。
【０００７】
OFDM信号を生成するためには、光の周波数が同期した複数の光が必要となる。なお、以下の説明においては、光の周波数と波長は相互に一対一に対応し、それぞれはキャリアとなるので、光の周波数といったり、光の波長、キャリアということがある。
【０００８】
更に、OFDMのキャリア数（即ち、1つのOFDM信号あたりのトータルビットレート）はネットワークのトラフィックに応じて可変できることが望ましい。
【０００９】
図１は、従来の多波長光源の例を説明する図である。
図１（ａ）の多波長光源においては、光SSB（Single Side-Band）変調装置１０、光増幅器１１、１２、光フィルタ１３、光合波器（光カプラ）１４、光分波器（光カプラ）１６からなる光周回部に、レーザダイオード１５からの中心周波数 ｆ０の連続光を入力する。光SSB変調装置１０の光SSB変調器には、駆動信号として、周波数Δｆの周期波と、これをπ／２だけ移相した周期波とが入力される。
【００１０】
光SSB変調装置１０を通過することによって入力光はΔｆだけ周波数が高周波数側にシフトし、中心周波数がｆ１-＝ｆ０＋Δｆとなる。その一部分は出力され(図１（ｂ）の０周回出力)、残りの一部分は光周回部内を伝搬し、光フィルタ１３および光増幅器１２を通過し、再度光SSB変調装置１０に入力される。
【００１１】
中心周波数ｆ１の連続光は、光SSB変調装置１０の光SSB変調器を通ることにより、Δｆ周波数シフトし中心周波数ｆ２となる。同様に、一部分は出力され(図１（ｂ）の1周回出力) 、残りの一部分は光周回部内を伝搬する。以下これを繰り返し、５周回出力でｆ１からｆ６までの多波長連続光を得ることができる。図１（ａ）の例では、光周回部内にある光フィルタ１３の透過帯域がｆ１からｆ５までを透過するものとなっているので、ｆ７以降の光は発生しない。
【００１２】
以上のように、光SSB変調装置１０は、入力された連続光の周波数をシフトするものなので、光周波数シフタとも呼ぶ。逆に、光周波数シフタは、入力された連続光の周波数をシフトすることが出来るものであれば、光SSB変調器を使ったものには限定されない。
【００１３】
以上のような、光SSB変調装置１０と光周回部からなる多波長光源では、その生成波長数が増大すると、周回数の多い波長の光信号対雑音比(OSNR:Optical Signal to Noise Ratio)が劣化する。
【００１４】
図２は、OSNRの劣化について説明する図である。
図２には、横軸を生成キャリア数、縦軸を各キャリアのOSNRとして、生成キャリア数の増大と共に、各キャリアのOSNRがどのように変化するかを示したグラフである。生成キャリア数が１の場合には、キャリアのOSNRは、５０ｄＢ以上あるが、生成キャリア数が８となると、各キャリアのOSNRは、４０ｄＢまで落ちている。更に、生成キャリア数が９、１０と増えると、更に、各キャリアのOSNRが下がることが示されている。
【００１５】
図３は、多数の波長を通信に使う場合に、従来必要とされた構成について説明する図である。
図２にもあるように、従来の多波長光源では、各キャリアのOSNRの問題から、１つの光源で生成できる波長数は、せいぜい８個程度である。したがって、数十波や数百波を多重するような光通信システムでは、図３に示すように、図１のような多波長光源を多数設ける必要が生じる。しかし、このようにすると、光源の数が増加し、通信システムとしてのコストも大きくなってしまう。
【００１６】
更に、従来技術には、多波長同時発振のファイバリング共振器型光源や、多波長光源の波長安定性を確保するための波長管理装置や、一定の周波数間隔を有する多波長連続光を同時に供給可能な多波長光源等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平１０−９３１６４号公報
【特許文献２】特開２０００−４７２７８号公報
【特許文献３】特開２００５−７７５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以下の実施形態においては、OSNRを維持しつつ、多数の波長の連続光を生成することのできる多波長光源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
以下の実施形態の一側面による多波長光源は、入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする光周波数シフタと、複数の異なる周波数の光を該光周波数シフタに入力させる種光源発生部と、該光周波数シフタの出力を該光周波数シフタの入力側に周回させる周回路と、該光周波数シフタの出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、設定された周波数の光のみを透過させる光スペクトル成形器と、設定されたキャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔に基づいて、該種光源発生部の出力周波数、該種光源発生部の出力する各光の出力パワー、該光周波数シフタの該周波数幅、該光スペクトル成形器の減衰量を制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００２０】
以下の実施形態によれば、OSNRを維持しつつ、多数の波長の連続光を生成することのできる多波長光源が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の多波長光源の例を説明する図である。
【図２】OSNRの劣化について説明する図である。
【図３】多数の波長を通信に使う場合に、従来必要とされた構成について説明する図である。
【図４】本実施形態の構成を説明する図である。
【図５】図４の多波長光源の動作を説明する図である。
【図６】本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャート（その１）である。
【図７】本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャート（その２）である。
【図８】本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャート（その３）である。
【図９】本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャート（その４）である。
【図１０】本実施形態の多波長光源の出力端OSNR及び出力パワーの導出について説明する図である。
【図１１】本実施形態の第２の構成例を示す図（その１）である。
【図１２】本実施形態の第２の構成例を示す図（その２）である。
【図１３】本実施形態の第２の構成例を示す図（その３）である。
【図１４】本実施形態の第３の構成例を示す図である。
【図１５】本実施形態の第４の構成例を説明する図（その１）である。
【図１６】本実施形態の第４の構成例を説明する図（その２）である。
【図１７】本実施形態の第５の構成例を説明する図である。
【図１８】本実施形態の第６の構成例を説明する図である。
【図１９】本実施形態の第７の構成例を説明する図である。
【図２０】本実施形態の第８の構成例を説明する図である。
【図２１】本実施形態の第９の構成例を説明する図である。
【図２２】本実施形態の第１０の構成例を説明する図（その１）である。
【図２３】本実施形態の第１０の構成例を説明する図（その２）である。
【図２４】種光源発生部の構成例を示す図（その１）である。
【図２５】種光源発生部の構成例を示す図（その２）である。
【図２６】種光源発生部の構成例を示す図（その３）である。
【図２７】種光源発生部の構成例を示す図（その４）である。
【図２８】種光源発生部の構成例を示す図（その５）である。
【図２９】本実施形態の多波長光源を用いた光送信器の図である。
【図３０】本実施形態を適用した光通信システムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図４は、本実施形態の構成を説明する図である。
図４において、図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００２３】
本実施形態の多波長光源では、単一波長(周波数)の連続光を出力、もしくは、異なる波長(周波数)の連続光を複数出力する種光源発生部２０と、複数の周波数の連続光を生成する光周回部２１と、光周回部２１内に設けられ、周波数単位毎に光減衰量が設定可能な光スペクトル成形器２２と、ネットワーク制御装置から要求されたキャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に応じて、種光源発生部２０が発生する光の周波数, 光周波数シフタ１０の周波数シフト量、光スペクトル成形器２２の透過周波数及び減衰量を制御する信号生成制御部２３とを備える。
【００２４】
以上の構成により、所望のOSNRを満足しながら、キャリア数、キャリア配置、キャリア間隔を変えることができると共に、後述するように必要な多波長光源数を削減することが出来る多波長光源を構成することができる。
【００２５】
図５は、図４の多波長光源の動作を説明する図である。
図５において、図４と同じ構成要素には同じ参照符号を付す。
種光源発生部２０より光周波数ｆ０,ｆ３,ｆ８の光を出力する。なお、この種光源発生部２０からの連続光を種光と呼ぶ。光スペクトル成形器２２をｆ１,ｆ４-ｆ６,ｆ９-ｆ１０が透過するように設定することにより、光周波数ｆ１-ｆ２,ｆ４-ｆ７, ｆ９-ｆ１１ の多波長光を得ることができる。すなわち、光スペクトル生成器２２は、光周波数ｆ１、ｆ４-ｆ６、ｆ９-ｆ１０のみを透過させる。光周波数ｆ０の連続光が光周波数シフトされて光周波数ｆ１の連続光となり、これが、さらに光周波数シフトされて光周波数ｆ２の連続光となる。光周波数ｆ２は、光スペクトル成形器２２を透過できないので、光周波数ｆ３は出力されない。同様に、種光源発生部２０からの光周波数ｆ３の連続光からは、光周波数ｆ４−ｆ７の連続光が生成される。光周波数ｆ７の連続光が光スペクトル生成器２２を透過できないので、光周波数ｆ８は、出力されない。種光源発生部２０からの光周波数ｆ８の連続光からは、光周波数ｆ９−ｆ１１の連続光が生成される。光周波数ｆ１１の連続光は、光スペクトル生成器２２を透過できないので、これ以上の周波数の光は生成されない。
【００２６】
以上の構成によると、種光源発生部２０からの複数の光周波数の種光から多くの光周波数の連続光を生成しており、１つの光周波数の種光からは比較的数が少ない、周波数シフトされた連続光が生成される。したがって、１つの光周波数の連続光から多くの周波数シフトされた連続光を生成することにより生じる、光周回部２１の周回回数が多い連続光のOSNRが悪くなるということを避けることができる。
【００２７】
また、種光源発生部２０が１台で複数の光周波数の異なる連続光を出力するので、多くの光周波数の連続光を発生するのに、光源を多く用意する必要が無い。
なお、上記の例では、光周波数シフタ１０は、高周波側に光周波数をシフトする変調部構成を示したが、低周波側に光周波数をシフトする構成でも構わない。
【００２８】
高周波側に光周波数をシフトする場合には、発生させるキャリア群の一番低い周波数から周波数シフト量を引いた周波数の連続光を種光源発生部２０に発光させる。低周波数側にシフトする場合には、キャリア群の中で一番高い周波数に周波数シフト量を足した周波数の連続光を種光源発生部２０に発光させる。
【００２９】
光スペクトル成形器２２は、１：Ｎの光波長選択スイッチ、波長プロセッサ等で構成可能である(Ｎ：１以上の整数、 Ｎ＝９程度は現在製品化されている)。入力された光(多波長)を任意のポートへ出力できる光波長選択スイッチについては、以下の文献を参照されたい。
G. Baxter, et al., “Highly programmable Wavelength Selective Switch
based on Liquid Crystal on Silicon switching elements,” OFC2006, OTuF2, 2006
また、波長プロセッサについては以下の文献を参照されたい。
Y. Sakurai, et al., “LCOS-Based 4x4 Wavelength Cross-Connect Switch For Flexible Channel Management in ROADMs,” OFC2011, OTuM4, 2011
また、光周波数シフタ／光ＳＳＢ変調器については、以下の文献を参照されたい。
M. Izutsu, S. Shikama, and T. Sueta, “Integrated optical SSB modulator/frequency shifter,” IEEE J. Quantum Electron., vol. QE-17, pp.2225-2227, Nov. 1981
B. Desormiere, C. Maerfeld, and J. Desbois, “An integrated optic frequency translator for microwave lightwave systems,” J. Lightwave Technol., vol. 8, pp. 506-513, Apr. 1990.
K. Shibuya, S. Hisatake, and T. Kobayashi, “10-GHz-Order High-Efficiency Electrooptic Frequency Shifter Using Slant-Periodic Domain Inversion,” Photon. Technol. Lett, vol. 16, pp. 1939-1941, Aug. 2004.
【００３０】
図６〜図９は、本実施形態の制御処理の流れを示すフローチャートである。
図６は、光増幅器の出力を徐々に立ち上げる場合の制御フローチャートである。
まず、ステップＳ１０において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）から、キャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ１１において、信号生成制御部が、受信した情報に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、種光の波長等を設定する。ステップＳ１２において、種光を光周回部に入力し、ステップＳ１３において、光周回部内の光増幅器の出力を徐々に増加させ、決められた出力値で停止させる。ここで、ステップＳ１３の光増幅器の出力を徐々に増加させるのは、急に強い光強度の連続光が出力されると、本実施形態の多波長光源に接続される、後段の装置において高強度のサージが発生し、装置を故障させてしまう可能性があるからである。
【００３１】
ステップＳ１２において、本実施形態の場合、種光源発生部が発生する種光の数は、キャリア群の数と同じになる。本実施形態におけるキャリア群とはキャリアの集まりのことで、生成すべきキャリアのうち、高周波側および低周波側にキャリア周波数間隔が、図５で周波数ｆを横軸としてΔｆを間隔とする目盛りを持つ光周波数グリッド上において二つ以上離れている場合に、隣り合った周波数を持つキャリアを一つの群として見なす。ただし、最も低周波数のキャリアを含む場合には、光周波数グリッド上において、高周波側のみにキャリア周波数間隔で二つ以上と離れている場合に一つの群と見なす。また、最も高周波数のキャリアを含む場合には低周波側のみにキャリア周波数間隔で二つ以上離れている場合に一つの群と見なす。
【００３２】
光周波数シフタが高周波側にΔｆｈｉｇｈだけ光周波数シフトする場合、それぞれのキャリア群の中で最も低いキャリア周波数からΔｆｈｉｇｈだけ引いた光周波数を、それぞれのキャリア群の種光の周波数とする。また、光スペクトル成形器は、それぞれのキャリア群の最も高い周波数は透過しないように設定するが、それら以外の生成すべきキャリア周波数は透過するように設定する。
【００３３】
光周波数シフタが低周波数側にΔｆｌｏｗだけ光周波数シフトする場合、それぞれのキャリア群の中で最も高いキャリア周波数にΔｆｌｏｗだけ足した光周波数を、それぞれのキャリア群の種光の周波数とする。また、光スペクトル成形器は、それぞれのキャリア群の最も低い周波数は透過しないように設定するが、それら以外の生成すべきキャリア周波数は透過するように設定する。
【００３４】
図７は、種光の出力パワーを徐々に立ち上げる場合の処理のフローチャートである。
ステップＳ１５において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）からキャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ１６において、信号生成制御部が、受信した情報に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、それらの波長を設定する。ステップＳ１７において、光周回部内の光増幅器を予め設定された設定値の利得で動作させる。ステップＳ１８において、種光の出力パワーを徐々に増加させ、予め設定された設定値で停止する。ここでも、本実施形態の多波長光源の後段の装置内でサージが発生しないように、種光の出力パワーを徐々に増加させる。
【００３５】
図８は、光増幅器の出力を徐々に立ち上げる場合の別の処理のフローチャートである。
ステップＳ２０において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）からキャリア数、キャリア周波数位置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ２１において、信号生成制御部は、受信した情報に基づいて、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、それらの波長を設定する。ステップＳ２２において、信号生成制御部は、受信した情報、及び、後述の式（２６）、（２７）に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量を設定する。ステップＳ２３において、種光を光周回部に入力し、ステップＳ２４において、光周回部内の光増幅器の出力を徐々に増加させ、決められた出力値で停止させる。ここでも、光増幅器の出力を徐々に増加させ、後段の装置におけるサージの発生を防止する。
【００３６】
ステップＳ２２においては、光スペクトル成形器の透過帯域設定に追加して、後述の式(２６), (２７)を満たすように、光スペクトル成形器の減衰量を設定することにより出力パワーを一定にすることができる。
【００３７】
図９は、種光の出力パワーを徐々に立ち上げる場合の別の処理のフローチャートである。
ステップＳ３０において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）からキャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ３１において、信号生成制御部は、受信した情報に基づいて、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、それらの波長を設定する。ステップＳ３２において、受信した情報、及び、後述の式（２６）、（２７）に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量を設定する。ステップＳ３３において、光周回部内の光増幅器を設定値で動作させ、ステップＳ３４において、種光の出力パワーを徐々に増加させ、設定値で停止する。ここでも、後段の装置においてサージが起こらないように、種光の出力パワーを徐々に増加する。
【００３８】
図１０は、本実施形態の多波長光源の出力端OSNR及び出力パワーの導出について説明する図である。
ここでは、図８、９の式（２６）、（２７）を導出する。図１０は、Ｐｉｎ１＿ｆｘ、Ｐｉｎ２＿ｆｘ、Ｐ０が、多波長光源内のどの部分の光強度であるか、及び、どの部分の光カプラ１、２の損失であるかを示している。
【００３９】
光周波数ｆ０、光パワーＰ０の種光を光周回部に入力する。理想的な光周波数シフタを仮定する。ここでは、光周波数シフタは、入力された光の周波数をΔfだけ高周波側にシフトさせるとする。このとき、光周波数シフタを１回通過した周波数ｆ１(=ｆ０ + Δｆ)の光信号のOSNR (FinalOSNR１)、および、出力パワー Ｐｆ１は、以下の式で与えられる。
ＦｉｎａｌＯＳＮＲ１＝ＯＳＮＲＬＯＯＰ１＝Ｐ０α１／（ＮＦ（ｆ１）１ｈｆ１Δｆ）・（１）
Ｐｆ１＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）α２・・・（２）
【００４０】
次に、1回だけ周回し、2回光周波数シフタ（光SSB変調器）を通過した周波数ｆ２(=ｆ１+Δｆ)の光信号のOSNRおよび出力パワーＰｆ２は、以下の式で与えられる。
ＦｉｎａｌＯＳＮＲ２＝（ＯＳＮＲＬＯＯＰ１−１＋ＯＳＮＲＬＯＯＰ２−１）−１・・・（３）
Ｐｆ２＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）１α３ＡＴＴｆ１Ｇ（ｆ１）２α４Ｇ（ｆ２）１α２・・・（４）
ここでOSNRＬＯＯＰ１は以下の式で表される。
ＯＳＮＲＬＯＯＰ１＝（（Ｐｉｎ１＿ｆ２／（ＮＦ（ｆ２）１ｈｆ２Δｆ））−１＋
（Ｐｉｎ２＿ｆ１／（ＮＦ（ｆ１）２ｈｆ１Δｆ））−１）−１・・・（５）
ここで、
Ｐｉｎ２＿ｆ１＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）１α３ＡＴＴｆ１・・・（６）：周波数ｆ１を持った光の光増幅器２への入力パワー
Ｐｉｎ１＿ｆ２＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）１α３ＡＴＴｆ１Ｇ（ｆ１）２α４・・・（７）：周波数ｆ２を持った光の光増幅器１への入力パワー
ＮＦ（ｆ）ｋ：光増幅器ｋの周波数ｆにおける雑音指数
ｈ：プランク定数
Δｆ：測定帯域幅
Ｇ（ｆｊ）ｋ：光増幅器ｋの周波数ｆｊにおける利得
ＡＴＴｆｊ：光スペクトル成形器の周波数ｆｊにおける減衰量
α１：光カプラ１（図１０の（２）−＞（１）の方向）の損失＋光SSB変調器挿入損失＋変調損失
α２：光カプラ２（図１０の（１）−＞（２）の方向）の損失
α３：光カプラ２（図１０の（１）−＞（３）の方向）の損失
α４：光カプラ１（図１０の（３）−＞（１）の方向）の損失＋光SSB変調器挿入損失＋変調損失
である。
【００４１】
よって、光周波数ｆ１の光信号のOSNRと、光周波数ｆ２, ｆ３, …の光信号のOSNRおよび出力パワーは以下のようになる。
・光周波数ｆ１
ＦｉｎａｌＯＳＮＲ１＝ＯＳＮＲＬＯＯＰ１＝Ｐ０α１／（ＮＦ（ｆ１）１ｈｆ１Δｆ）・・（8）
Ｐｆ１＝Ｐ０α１Ｇ（ｆ１）１α２・・・（9）
・光周波数 ｆ２, ｆ３, ｆ４ …
【数１】
【００４２】
なお、上式中のパラメータは以下の通りである。
【数２】
【００４３】
中心周波数がｆＮの光の光増幅器１への入力パワーは
【数３】
となる。また、中心周波数がｆＮの光の光増幅器２への入力パワーは、
【数４】
【００４４】
中心周波数がｆＮの光の光周回部出力パワーは、
ＰｆＮ＝Ｇ（ｆＮ）１α２Ｐｉｎ１＿ｆＮ Ｎ＝１，２，３・・・ ・・・（２４）
多波長光源で生成される各波長光の出力パワーが一定となる条件は、式 (9), (11)より
【数５】
【００４５】
式(２５)は、以下のようにまとめることができる。
【数６】
【００４６】
以上の式（２６）、（２７）を満たすように、Ｐ０、Ｇ（ｆｘ）、ＡＴＴｆｘの値を求め、これにしたがって、種光源発生部の出力パワー、光増幅器の利得、光スペクトル成形器の減衰量を制御することにより、出力パワーが複数の周波数にわたって一定な多波長の種光を得ることができる。
【００４７】
図１１〜図１３は、本実施形態の第２の構成例を示す図である。
図１１において、図４と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００４８】
周波数同期可能な種光源発生部(図１３参照)２０ａより光周波数ｆ０,ｆ５の連続光を出力する。光スペクトル成形器２２を、光周波数ｆ１-ｆ４,ｆ６-ｆ９が透過できるように設定することにより、光周波数が同期した、周波数ｆ１-ｆ１０ の多波長光を得ることができる。光周波数が異なる連続光を生成する種光源発生部として、各周波数の種光が周波数同期していないものを使用する場合には、各周波数の種光に周波数同期した周回光を生成することは出来るが、周波数の異なる種光から生成された周回光同士は周波数同期しないものとなる。一方、種光源発生部２０ａが複数の周波数の種光を出力する際、種光の各周波数の連続光が互いに周波数同期していると、光周回部２１で生成されるその他の周波数の光は、種光に周波数同期して生成されるので、すべての周波数の光についても周波数同期された光が得られる。
【００４９】
図１２は、図１１の構成において、横軸を生成キャリア数、縦軸を各キャリアのOSNRとして、OSNR特性を従来技術と本構成例について示したグラフである。従来の技術では、生成キャリア数が８のときに、OSNRが４０ｄＢとなっているが、本構成例の場合、生成キャリア数が１０のとき、OSNRが同程度となっている。したがって、本構成例を用いた場合の方が、多くの周波数同期したキャリアを生成することが出来ることが分かる。
【００５０】
図１３は、周波数同期した複数の種光を発生する種光源発生部の構成例を示す図である。
光源３０は、周波数グリッド上で、発生したい周波数ｆ５に対し、周波数ｆ０から見てｆ５−ｆ０＝Δｆｓだけ周波数が低い周波数ｆ−５の光を光周回部３７に入力する。光周回部３７は、図１１の光周回部２１と同様な構成となっており、光カプラ３１、３４、光周波数シフタ３２、光増幅器３３、３６、光スペクトル成形器３５からなっている。光周波数シフタ３２でΔｆｓ(=ｆ０-ｆ−５)の光周波数シフトを発生させる。光スペクトル成形器３５ではｆ０のみを透過させるように設定する。以上により、出力として、周波数同期した周波数ｆ０とｆ５の種光が生成される。光源３０の発生周波数、光スペクトル成形器３５の透過周波数、光周波数シフタの周波数シフト量は、信号生成制御部からの信号によって制御される。
【００５１】
図１４は、本実施形態の第３の構成例を示す図である。
図１４において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００５２】
図１１の構成例と同様に、周波数同期可能な種光源発生部２０ａより光周波数ｆ０、ｆ５の光を出力する。光スペクトル成形器２２が光周波数ｆ１-ｆ３、ｆ６-ｆ８を透過するように設定することにより、光周波数が同期した、光周波数ｆ１-ｆ４、ｆ６-ｆ９ の多波長光を得ることができる。図１１の構成例では、光周波数ｆ１−ｆ１０の光を発生したが、本構成例では、光周波数ｆ５、ｆ１０を発生しない。これらの光周波数の光を発生しないことにより、周波数が隣り合ったキャリア群を２つ作り、その間にガードバンドを設けたものとなる。例えば、光周波数ｆ１-ｆ４、と光周波数ｆ６-ｆ９の光で、適用される信号光の変調方式が異なる場合、これらのキャリア群同士で干渉が起こり、信号劣化が起こってしまう。したがって、このような場合、変調方式の異なるキャリア群の間には、信号光の無い光周波数すなわち、ガードバンドを設けるようにする。
【００５３】
図１４の構成例によれば、このようなガードバンドを設ける操作も、光スペクトル生成器２２の透過帯域を制御することによって行なうことができる。しかも、種光源発生部２０ａは、２つのキャリア群を生成するための、２つの周波数の光を周波数同期させて生成するので、２つのキャリア群同士は、やはり周波数同期することになる。
【００５４】
図１５及び図１６は、本実施形態の第４の構成例を説明する図である。
図１５において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００５５】
光周回部２１の出力光を光カプラ４０で分岐し、光分波器４１で各キャリアを分波する。そして、パワーモニタ４２−１〜４２−９で各発生キャリアのパワーをモニタする。モニタされた各キャリアのパワーは、出力パワー情報収集部４３において、各周波数のパワーに関する情報として集められ、各周波数の光のパワーが平坦になるようなスペクトル成形器２２の減衰量を算出する。算出した結果を信号生成制御部２３に通知し、信号生成制御部２３から光スペクトル成形器２２に各周波数の減衰量を設定する指示を行い、各周波数の光のパワーが平坦になるようにする。
【００５６】
これにより、光周波数シフタ１０における残留成分の発生、光増幅器利得の波長依存性等、各コンポーネントの不完全から生じる出力光のパワー不均一性を改善することができる。
【００５７】
光スペクトル生成器２２の減衰量の算出は、例えば、以下のようにして行なう。
すなわち、モニタした複数の生成キャリアのトータルパワーをもとめ、その値を生成したキャリアの総数で割り、ターゲットパワー(Ｐｔａｒｇｅｔ)とする。
【数７】
各キャリアのパワーモニタ値ＰＭＯＮ＿ｋとＰｔａｒｇｅｔとの差分をΔＡＴＴとする。以下の式に示されるように、現在の減衰量 ＡＴＴｎｏｗ＿ｋにΔＡＴＴを足したものを更新値ＡＴＴｎｅｘｔ＿ｋとして、光スペクトル成形器２２の減衰量を制御する。
ΔＡＴＴｋ［ｄＢ］＝ＰＭＯＮ＿ｋ［ｄＢ］−Ｐｔａｒｇｅｔ［ｄＢ］
ＡＴＴｎｅｘｔ＿ｋ［ｄＢ］＝ＡＴＴｎｏｗ＿ｋ［ｄＢ］＋ΔＡＴＴｋ［ｄＢ］
ΔＡＴＴｋ：Ｐｔａｒｇｅｔと各キャリアのパワーモニタ値ＰＭＯＮ＿ｋとの差分ターゲットパワー
ＡＴＴｎｏｗ＿ｋ：周波数ｋにおける減衰量の現在値
ＡＴＴｎｅｘｔ＿ｋ：周波数ｋにおける減衰量の更新値
【００５８】
図１６は、図１５の構成例における動作を示すフローチャートである。
ステップＳ４０において、信号生成制御部がネットワーク制御装置（不図示）からキャリア数、キャリア周波数配置、キャリア周波数間隔に関する情報を受信する。ステップＳ４１において、信号生成制御部は、受信した情報に基づいて、光スペクトル成形器の減衰量、光周波数シフタの周波数シフト量、及び、種光源発生部の種光の数、それらの波長を設定する。ステップＳ４２において、種光を光周回部に入力する。ステップＳ４３において、光周回部内の光増幅器の出力を徐々に増加させ、決められた出力値で停止させる。
【００５９】
ステップＳ４４において、周波数ごとに出力パワーをモニタする。ステップＳ４５において、ΔＡＴＴｋを出力パワー情報収集部で演算する。ステップＳ４６において、ΔＡＴＴｋが設定値以下か否かを判断する。これは、減衰量が余り変わらない場合には、処理をスキップするための判断である。設定値は、各周波数の光のパワーの偏差が許容範囲内にあるか否かを判断するものであり、設計者が経験的に、実験などを行なって決定する。ステップＳ４６の判断がＹｅｓの場合には、処理を終了する。ステップＳ４６の判断がＮｏの場合には、ステップＳ４７に進み、出力パワー情報収集部が信号生成制御部に新たな減衰量ＡＴＴｎｅｘｔ＿ｋを通知する。ステップＳ４８において、信号生成制御部から光スペクトル生成器に新たな減衰量を設定し、ステップＳ４４に戻る。
【００６０】
図１７は、本実施形態の第５の構成例を説明する図である。
図１７において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６１】
種光源発生部２０の出力を周波数選択スイッチ５０に接続する。そして、信号生成制御部２３からの信号に従い周波数選択スイッチ５０を切り替えて、複数の光周回部２１−１〜２１−３に異なる周波数の光を分配する。光周回部２１−１の光周波数シフタ１０は、周波数間隔Δｆａで複数の周波数の光を生成する。光周回部２１−２の光周波数シフタ１０は、周波数間隔Δｆｂで、光周回部２１−３の光周波数シフタ１０は、周波数間隔Δｆｃで複数の周波数の光を生成する。
【００６２】
このように、異なる周波数間隔で多波長光を発生させる場合に、従来では、複数の光源が必要であったが、本構成例では、種光源発生部が１つで、異なるキャリア周波数間隔での多波長光発生が可能となる。
【００６３】
図１８は、本実施形態の第６の構成例を説明する図である。
図１８においては、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６４】
種光源発生部２０は、光周波数ｆ０の光のみを光周回部２１ａに出力する。多出力ポート光スペクトル成形器５５、および、多入力ポート光スペクトル成形器５６のポート１は周波数ｆ１,ｆ３,ｆ５,ｆ７の光のみを透過させ、ポート２は、周波数ｆ２,ｆ４,ｆ６の光のみを透過させるように設定されている。ポート１, ２には、それぞれ光増幅器５７−１、５７−２が接続されている。図１８の例では、種光は１波長のみだが、二つ以上の種光を光周回部２１ａに入力させるようにしても良い。
【００６５】
以上の構成によれば、光増幅器５７−１、５７−２それぞれに入力される光の数が減少する。したがって、光増幅器５７−１、５７−２それぞれへの総入力パワーを半分にすることができ、光増幅器が増幅しなければならないパワーの幅に余裕が出来る。光増幅器に入力される光パワーが大きいと、増幅した場合、光パワーが飽和してしまい、相対的にノイズのレベルが大きくなってしまう。したがって、光増幅器への入力パワーを減少させることにより、相対的なノイズのレベルを減少させ、信号品質を改善させることができる。
【００６６】
なお、上記構成例では、光の周波数を偶数番と奇数番の周波数のグループに分けているが、必ずしもその必要はなく、１つの光増幅器への入力パワーが減少するようになれば、どのようなわけ方でも良い。また、上記構成例では、複数の周波数の光を２つに分けたが、３つ以上に分けてもよい。この場合、１つの光増幅器への入力パワーがより減少するので、より信号品質を改善するのに有効である。
【００６７】
図１９は、本実施形態の第７の構成例を説明する図である。
図１９において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００６８】
種光源発生部は、光周波数ｆ０の光を発振するＬＤ６０−１と光周波数ｆ５の光を発振するＬＤ６０−２とからなり、これらからの光を光合波器６１で合波して、光周回部２１に入力させる。光周回部２１は、周波数ｆ１-ｆ３、ｆ６-ｆ８の光を発生するとする。光周回部２１の出力を光カプラ６２で分波し、光フィルタ６３で光周波数ｆ３の光のみを抽出する。抽出された光周波数ｆ３の光を位相同期部６４に入力させ、光周波数ｆ３とｆ５の位相同期を施す。これにより、光周波数ｆ１-ｆ３ とｆ６-ｆ８の間で周波数同期、位相同期を実現することができる。
【００６９】
すなわち、光周波数ｆ３の光は、種光である光周波数ｆ０の光から光周回部２１で生成されたものであるので、光周波数ｆ０の光と光周波数ｆ１-ｆ３の光は、周波数同期、位相同期している。また、光周波数ｆ６-ｆ８の光は、同様に、光周波数ｆ５の光に、周波数同期、位相同期している。したがって、光周波数ｆ３の光と光周波数ｆ５の光を位相同期させることにより、光周波数ｆ１-ｆ３の光と光周波数ｆ６-ｆ８の光を、周波数同期、位相同期させることが出来る。ここでは、光周波数ｆ３とｆ５の光の位相同期を取るとしたが、光周波数ｆ３の代わりに光周波数ｆ０-ｆ２のいずれかを使ってもよく、また、光周波数ｆ５の代わりに光周波数ｆ６-ｆ８のいずれを使っても良い。 位相同期方法としては、注入同期法を用いる方法、あるいは、光位相同期回路を用いる方法等が考えられる。
【００７０】
注入同期法については、以下の文献を参照されたい。注入同期法においては、Master laserから出力された中心周波数fiの光を種光としてSlave laserが発振し、種光と位相同期した光出力を得る。周波数シフト量Δfは種光とSlave laserの様々なパラメータによって変わる。
・栖原 敏明, “半導体レーザーの基礎”, 共立出版株式会社, pp. 230-233.
・S. Kobayashi and T. Kimura, “Injection Locking in AIGaAs Semiconductor Laser,” IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 681 (1981).
【００７１】
光位相同期回路を用いた方法については、以下の文献を参照されたい。
光位相同期回路を用いる方法では、Master laserとSlave laserの周波数差および位相差信号とローカルオシレータの周波数および位相差比較を行い、その差が０になるようにフィードバックをかける。
・M.Prevedelli, T.Freegarde and T.W.H¨ansch，“Phase Locking of grating-tuned diode lasers”，Appl. Phys. B. 60, S241 (1995)
【００７２】
図２０は、本実施形態の第８の構成例を説明する図である。
図２０において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００７３】
図２０の構成例では、光周回部２１内の光スペクトル成形器２２の減衰量を、光周波数が高くなるにつれ小さくすることによって、周回数が多い周波数側の信号光の品質改善を実現する。種光源発生部２０から周波数ｆ０の光が出力され、光周回部２１で、周波数ｆ１-ｆ８の光が発生されるとする。光が光周回部２１内を周回するごとに、周波数ｆ１から周波数ｆ８が順次発生される。しかし、光が光周回部２１内部を周回すると、光周波数シフタ１０、光スペクトル成形器２２、光増幅器１１、１２を何回も通過することになるので、周回数が多くなると、それだけノイズを多く含むようになってしまう。その場合、蓄積するノイズに合わせて光の強度を大きく保ってやると、ノイズに対する光の強度の比が高く維持され、信号光のOSNRを均一化することが出来る。そこで、本構成例では、光スペクトル成形器２２において、周回数の少ない光は減衰量を多くし、周回数が多くなるにつれ、減衰量を少なくするようにする。
【００７４】
図２１は、本実施形態の第９の構成例を説明する図である。
図２１において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００７５】
図２０の構成に加えて、光周回部２１の出力に光スペクトル成形器７０を挿入して各キャリアのパワーが均一になるように調節する。図２０の場合には、光スペクトル成形器２２で、周回数の少ない周波数の減衰量を大きくし、周回数が多くなるにつれ、減衰量を少なくしていた。この場合、信号光の強度が周回数の少ない周波数は小さく、周回数が多くなるにつれ、光強度が大きくなる。すなわち、周波数ごとに光強度が異なってしまい、スペクトルの形状が、斜めになっている。OSNRはこれにより改善するが、光強度が異なることにより、本実施形態の多波長光源の後段の装置において周波数ごとに光再生処理や増幅処理をする場合に周波数ごとに不均一が生じてしまう。そこで、本構成例では、光周回部２１の出力に光スペクトル成形器７０を設け、全ての周波数の光強度がほぼ均一になるように、周波数ごとの減衰量を調整する。ノイズは光周回部２１で信号光にのるので、光周回部２１の出力で光強度を調整すれば、ノイズがのった後、ノイズごと信号光の光強度を調整することが出来る。これにより、周波数ごとのOSNRを維持したまま、光強度を均一に調整することが出来る。
【００７６】
図２２及び図２３は、本実施形態の第１０の構成例を説明する図である。
図２２において、図１１と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。
【００７７】
種光源発生部２０ａより光周波数ｆ３,ｆ８の光を出力する。光周回部２１ｂには、１入力２出力光スペクトル成形器７５が設けられる。１入力２出力光スペクトル成形器７５の出力ポート１側には光周波数ｆ３-ｆ６,ｆ９-ｆ１０が出力され、出力ポート２側には光周波数ｆ２-ｆ３が出力されるように設定する。光周波数シフタ１０−１は+Δｆの周波数シフトを,光周波数シフタ１０−２は-Δｆの周波数シフトを発生させる。このように、負の周波数シフトを発生させるには、光周波数シフタを構成する光SSB変調器への駆動信号として、周波数Δｆの信号のほか、この信号を−π／２だけ移相した信号を入力するようにする。以上の構成により、２つの種光で、光周波数ｆ１-ｆ２,ｆ４-ｆ７,ｆ９-ｆ１１ の３つのキャリア群に相当する多波長光を得ることができる。
【００７８】
正の周波数シフトのみで３つのキャリア群に相当する多波長光を得るためには、３つの周波数の種光が必要だが、本構成例では、種光として２つの周波数の光で十分となる。このように、負の周波数シフトを用いることにより、種光の個数を削減することが可能となる。
【００７９】
図２３は、図２２で用いられる１入力２出力光スペクトル成形器の構成例を説明する図である。
図２２の場合、１入力２出力光スペクトル成形器は、周波数ｆ３の光を出力ポート１, ２のどちらにも出力する必要がある。そのため、３ポート出力の光スペクトル成形器８０のポート２から周波数ｆ３の光を出力するようにし、これを光分波器８２で分波し、光合波器８１、８３に入力するようにする。
【００８０】
すなわち、光スペクトル成形器８０の出力ポート１−３の透過周波数を以下のように設定にする。
ポート１: ｆ４-ｆ６, ｆ９-ｆ１０
ポート２: ｆ３
ポート３: ｆ２
そして、光合波器８１で、周波数ｆ３-ｆ６、ｆ９-ｆ１０の光を合波して、出力ポート１に出力し、光合波器８３で、周波数ｆ２、ｆ３の光を合波して、出力ポート２に出力するようにする。
【００８１】
図２４〜図２８は、種光源発生部の構成例を示す図である。
図２４では、種光源発生部は、複数の波長(周波数)固定の光源ＬＤ０-ＬＤＮ、および、光合波器８５からなり、信号生成制御部からの情報を元に光源ＬＤ０-ＬＤＮをON/OFFしたり、出力パワーの制御を行なう。
【００８２】
図２５では、種光源発生部は、複数の波長(周波数)固定の光源ＬＤ０-ＬＤＭ、光減衰器８６−１〜８６−Ｍ＋１、光合波器８７からなり、光源ＬＤ０-ＬＤＭの出力に光減衰器８６−１〜８６−Ｍ＋１をそれぞれ配置する。そして、信号生成制御部からの制御信号に基づいて光減衰器８６−１〜８６−Ｍ＋１の減衰量を制御し、出力パワー制御を行ったり、出力光のON/OFFを行う。
【００８３】
図２６では、種光源発生部は、一つ以上の波長(周波数)可変光源ＬＤ１-ＬＤＫおよび光合波器９０からなり、信号生成制御部からの情報を元に光源ＬＤ１-ＬＤＫのON/OFF、波長（周波数）設定を行い、出力パワーの制御を行う。
【００８４】
図２７では、種光源発生部は、複数の波長(周波数)可変の光源ＬＤ１-ＬＤＫ、光減衰器９１−１〜９１−Ｋ、光合波器９２からなり、波長可変光源ＬＤ１-ＬＤＫの出力に光減衰器９１−１〜９１−Ｋを配置する。信号生成制御部からの制御信号により、光減衰器９１−１〜９１−Ｋの減衰量を制御し、周波数ごとに出力パワー制御を行ったり、光減衰器９１−１〜９１−Ｋを用いて、出力光のON/OFFを行う。
【００８５】
図２８では、種光源発生部は、図１３の多波長光源（ただし、ＬＤ３０の出力をｆ０のみとする）と光スペクトル成形器９５からなり、信号生成制御部からの情報を元に多波長光（ｆ１-ｆ８）を生成し、光周回部３７の出力にある光スペクトル成形器９５を用いて、必要な種光（例えば、ｆ１、ｆ８）を出力するようにすることができる。図２８の構成により、周波数同期した複数の種光を得ることができる。
【００８６】
図２９は、本実施形態の多波長光源を用いた光送信器の図である。
本実施形態の多波長光源１００を用いた光送信器では、多波長光源１００から出力される多波長光を、分波器１０４で、各波長の光に分波し、各波長ごとに設けられた変調器１０１−１〜１０１−ｎで変調する。変調器１０１−１〜１０１−ｎからの信号光は、各波長ごとに設けられる光減衰器１０２−１〜１０２−ｎにおいて、光強度が調整され、合波器１０３において合波されて、波長多重光として、出力される。
【００８７】
図３０は、本実施形態を適用した光通信システムの図である。
本実施形態の多波長光源を用いた光送信器１０５から送信された光信号は、中継器１０６において、３Ｒ処理されて、転送される。アド・ドロップ装置１０７では、所定の波長の信号光が、送受信器１１０にドロップされると共に、送受信器１１０からの所定の波長の信号光が中継器１０６からの信号光とアドされる。アド・ドロップ装置１０７からの出力は、中継器１０８を介して、受信器１０９によって受信される。
【００８８】
上記実施形態のほかに、以下の付記を開示する。
（付記１）
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする光周波数シフタと、
複数の異なる周波数の光を該光周波数シフタに入力させる種光源発生部と、
該光周波数シフタの出力を該光周波数シフタの入力側に周回させる周回路と、
該光周波数シフタの出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、光スペクトル成形器と、
キャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の少なくとも一つに基づいて、該種光源発生部の出力周波数と、該光スペクトル成形器の減衰量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする多波長光源。
（付記２）
前記制御部は、種光源発生部からの光の出力パワーを制御することを特徴とする付記１に記載の多波長光源。
（付記３）
前記制御部は、光周波数シフタの前記周波数幅を制御することを特徴とする付記１に記載の多波長光源。
（付記４）
キャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の少なくとも一つに基づいて、更に前記種光源発生部の出力する各光の出力パワーまたは前記光周波数シフタの周波数幅を制御することを特徴とする付記１に記載の多波長光源。
（付記５）
前記種光源発生部は、複数の異なる周波数の光を出力し、該複数の異なる周波数の光は、互いに周波数同期していることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記６）
前記多波長光源は、出力する複数の周波数の光が互いに周波数同期していることを特徴とする付記５に記載の多波長光源。
（付記７）
前記光スペクトル成形器は、種光との周波数差の絶対値が大きくなるに伴い減衰量が大きくなることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記８）
前記光周波数シフタからの出力光を入力とするように、第２の光スペクトル成形器が設けられ、
該第２の光スペクトル成形器は、複数の周波数の光のパワーが略均一になるように、各周波数の光の減衰量を制御することを特徴とする付記７に記載の多波長光源。
（付記９）
前記光スペクトル成形器は、前記周回路に設けられ、前記光周波数シフタの出力を入力とし、出力を該光周波数シフタへの入力とすることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１０）
前記周波数シフタからの出力光を入力とする位置に、各周波数の光のパワーを検出するパワーモニタを備え、
前記制御部は、該パワーモニタにおいて検出された各周波数の光のパワーに基づいて、各周波数のパワーが略均一となるように、前記光スペクトル減衰器の減衰量を制御することを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１１）
複数の周波数の光を出力する種光源発生部と、
該光源の出力を各周波数の光に分波する周波数選択スイッチと、
付記１の光周波数シフタ、光スペクトル成形器及び周回路からなる、該周波数選択スイッチからの光を受信する複数のユニットとを備え、
該複数のユニットのそれぞれの光周波数シフタは、互いに異なる周波数幅で入力光の周波数をシフトすることを特徴とする多波長光源。
（付記１２）
前記種光源発生部は、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする第２の光周波数シフタと、
単一の周波数の光を該第２の光周波数シフタに入力させる光源と、
該第２の光周波数シフタの出力を該第２の光周波数シフタの入力側に周回する第２の周回路と、
該第２の光周波数シフタが出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、設定された周波数の光のみを透過させる、該第２の周回路に設けられた第２の光スペクトル成形器と、
を備え、
周波数同期した複数の周波数の光を発生することを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１３）
前記周回路を伝搬する複数の周波数の光を複数のグループに分割し、各グループの光について光増幅器と光スペクトル成形器を設けることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１４）
前記種光源発生部は、異なる周波数の光を出力する複数のレーザダイオードを含み、
該複数のレーザダイオード間について、発振光の位相同期が取られることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１５）
前記光周波数シフタは、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけ高周波数にシフトする第１の光周波数シフトユニットと、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけ低周波数にシフトする第２の光周波数シフトユニットと、
を備え、
前記光スペクトル成形器は、各周波数の光の減衰量を調整すると共に、各周波数の光を該第１の光周波数シフトユニットと、該第２の光周波数ユニットに振り分けることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１６）
前記種光源発生部は、
異なる周波数の光を出力する複数のレーザダイオードと、
該複数のレーザダイオードから出力される光を合波する光合波器と、
を備えることを特徴とする付記１または付記４に記載の多波長光源。
（付記１７）
前記複数のレーザダイオードには、それぞれ光減衰器が設けられることを特徴とする付記１６に記載の多波長光源。
（付記１８）
前記レーザダイオードは、出力周波数が可変であることを特徴とする付記１６または１７に記載の多波長光源。
（付記１９）
付記１に記載の波長光源を備えた光送信器。
（付記２０）
付記１７に記載の光送信器を備えた光通信システム。
【符号の説明】
【００８９】
１０、３２、１０−１、１０−２ 光SSB変調装置（光周波数シフタ）
１１、１２、３３、３６、５７−１、５７−２、１１−１、１１−２、１２−１、１２−２ 光増幅器
１３、６３ 光フィルタ
１４、１６、３１、３４、４０、６２ 光カプラ
１５、３０、６０−１、６０−２ 光源（ＬＤ）
２０、２０ａ 種光源発生部
２１、２１−１〜２１−３、２１ａ、２１ｂ、３７ 光周回部
２２、３５、７０、８０、９５ 光スペクトル生成器
２３ 信号生成制御部
４１、８２ 光分波器
４２−１〜４２−９ パワーモニタ
４３ 出力パワー情報収集部
５０ 周波数選択スイッチ
５５ 多出力ポート光スペクトル成形器
５６ 多入力ポート光スペクトル成形器
６１、８１、８３ 光合波器
６４ 位相同期部
７５ １入力２出力光スペクトル成形器
８５、８７、９０、９２ 光合波器
８６−１〜８６−Ｍ＋１、９１−１〜９１−Ｋ＋１ 光減衰器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする光周波数シフタと、
複数の異なる周波数の光を該光周波数シフタに入力させる種光源発生部と、
該光周波数シフタの出力を該光周波数シフタの入力側に周回させる周回路と、
該光周波数シフタの出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、光スペクトル成形器と、
キャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の少なくとも一つに基づいて、該種光源発生部の出力周波数と、該光スペクトル成形器の減衰量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする多波長光源。
【請求項２】
前記制御部は、種光源発生部からの光の出力パワーを制御することを特徴とする請求項１に記載の多波長光源。
【請求項３】
前記制御部は、光周波数シフタの前記周波数幅を制御することを特徴とする請求項１に記載の多波長光源。
【請求項４】
キャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の少なくとも一つに基づいて、更に前記種光源発生部の出力する各光の出力パワーまたは前記光周波数シフタの周波数幅を制御することを特徴とする請求項１に記載の多波長光源。
【請求項５】
前記種光源発生部は、複数の異なる周波数の光を出力し、該複数の異なる周波数の光は、互いに周波数同期していることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項６】
前記光スペクトル成形器は、種光との周波数差の絶対値が大きくなるに伴い減衰量が大きくなることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項７】
前記光スペクトル成形器は、前記周回路に設けられ、前記光周波数シフタの出力を入力とし、出力を該光周波数シフタへの入力とすることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項８】
前記周波数シフタからの出力光を入力とする位置に、各周波数の光のパワーを検出するパワーモニタを備え、
前記制御部は、該パワーモニタにおいて検出された各周波数の光のパワーに基づいて、各周波数のパワーが略均一となるように、前記光スペクトル減衰器の減衰量を制御することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項９】
複数の周波数の光を出力する種光源発生部と、
該光源の出力を各周波数の光に分波する周波数選択スイッチと、
請求項１の光周波数シフタ、光スペクトル成形器及び周回路からなる、該周波数選択スイッチからの光を受信する複数のユニットとを備え、
該複数のユニットのそれぞれの光周波数シフタは、互いに異なる周波数幅で入力光の周波数をシフトすることを特徴とする多波長光源。
【請求項１０】
前記種光源発生部は、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする第２の光周波数シフタと、
単一の周波数の光を該第２の光周波数シフタに入力させる光源と、
該第２の光周波数シフタの出力を該第２の光周波数シフタの入力側に周回する第２の周回路と、
該第２の光周波数シフタが出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、設定された周波数の光のみを透過させる、該第２の周回路に設けられた第２の光スペクトル成形器と、
を備え、
周波数同期した複数の周波数の光を発生することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１１】
前記周回路を伝搬する複数の周波数の光を複数のグループに分割し、各グループの光について光増幅器と光スペクトル成形器を設けることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１２】
前記種光源発生部は、異なる周波数の光を出力する複数のレーザダイオードを含み、
該複数のレーザダイオード間について、発振光の位相同期が取られることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１３】
前記光周波数シフタは、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけ高周波数にシフトする第１の光周波数シフトユニットと、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけ低周波数にシフトする第２の光周波数シフトユニットと、
を備え、
前記光スペクトル成形器は、各周波数の光の減衰量を調整すると共に、各周波数の光を該第１の光周波数シフトユニットと、該第２の光周波数ユニットに振り分けることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１４】
前記種光源発生部は、
異なる周波数の光を出力する複数のレーザダイオードと、
該複数のレーザダイオードから出力される光を合波する光合波器と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１５】
請求項１に記載の波長光源を備えた光送信器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光送信器を備えた光通信システム。
【請求項１】
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする光周波数シフタと、
複数の異なる周波数の光を該光周波数シフタに入力させる種光源発生部と、
該光周波数シフタの出力を該光周波数シフタの入力側に周回させる周回路と、
該光周波数シフタの出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、光スペクトル成形器と、
キャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の少なくとも一つに基づいて、該種光源発生部の出力周波数と、該光スペクトル成形器の減衰量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする多波長光源。
【請求項２】
前記制御部は、種光源発生部からの光の出力パワーを制御することを特徴とする請求項１に記載の多波長光源。
【請求項３】
前記制御部は、光周波数シフタの前記周波数幅を制御することを特徴とする請求項１に記載の多波長光源。
【請求項４】
キャリア数、キャリア配置、キャリア周波数間隔の少なくとも一つに基づいて、更に前記種光源発生部の出力する各光の出力パワーまたは前記光周波数シフタの周波数幅を制御することを特徴とする請求項１に記載の多波長光源。
【請求項５】
前記種光源発生部は、複数の異なる周波数の光を出力し、該複数の異なる周波数の光は、互いに周波数同期していることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項６】
前記光スペクトル成形器は、種光との周波数差の絶対値が大きくなるに伴い減衰量が大きくなることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項７】
前記光スペクトル成形器は、前記周回路に設けられ、前記光周波数シフタの出力を入力とし、出力を該光周波数シフタへの入力とすることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項８】
前記周波数シフタからの出力光を入力とする位置に、各周波数の光のパワーを検出するパワーモニタを備え、
前記制御部は、該パワーモニタにおいて検出された各周波数の光のパワーに基づいて、各周波数のパワーが略均一となるように、前記光スペクトル減衰器の減衰量を制御することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項９】
複数の周波数の光を出力する種光源発生部と、
該光源の出力を各周波数の光に分波する周波数選択スイッチと、
請求項１の光周波数シフタ、光スペクトル成形器及び周回路からなる、該周波数選択スイッチからの光を受信する複数のユニットとを備え、
該複数のユニットのそれぞれの光周波数シフタは、互いに異なる周波数幅で入力光の周波数をシフトすることを特徴とする多波長光源。
【請求項１０】
前記種光源発生部は、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけシフトする第２の光周波数シフタと、
単一の周波数の光を該第２の光周波数シフタに入力させる光源と、
該第２の光周波数シフタの出力を該第２の光周波数シフタの入力側に周回する第２の周回路と、
該第２の光周波数シフタが出力する各周波数の光について個別に減衰量を設定可能で、設定された周波数の光のみを透過させる、該第２の周回路に設けられた第２の光スペクトル成形器と、
を備え、
周波数同期した複数の周波数の光を発生することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１１】
前記周回路を伝搬する複数の周波数の光を複数のグループに分割し、各グループの光について光増幅器と光スペクトル成形器を設けることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１２】
前記種光源発生部は、異なる周波数の光を出力する複数のレーザダイオードを含み、
該複数のレーザダイオード間について、発振光の位相同期が取られることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１３】
前記光周波数シフタは、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけ高周波数にシフトする第１の光周波数シフトユニットと、
入力された光の周波数を、設定された周波数幅だけ低周波数にシフトする第２の光周波数シフトユニットと、
を備え、
前記光スペクトル成形器は、各周波数の光の減衰量を調整すると共に、各周波数の光を該第１の光周波数シフトユニットと、該第２の光周波数ユニットに振り分けることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１４】
前記種光源発生部は、
異なる周波数の光を出力する複数のレーザダイオードと、
該複数のレーザダイオードから出力される光を合波する光合波器と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の多波長光源。
【請求項１５】
請求項１に記載の波長光源を備えた光送信器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光送信器を備えた光通信システム。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−２０３２６４（Ｐ２０１２−２０３２６４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８８６９（Ｐ２０１１−６８８６９）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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